Ikẹkọ lori Iwa Imugboroosi Layered ti To ti ni ilọsiwaju Fiber Erogba Imudara Apopọ Laminates Sheet

IṢẸRỌ ATI IṢẸRỌ - Iṣiro Nọmba ati Itupalẹ data
Awọn ẹrọ ati Imọ-ẹrọ - Awọn iṣiro oni-nọmba ati Apejọ data 2019 Apejọ Ẹkọ, Oṣu Kẹrin Ọjọ 19-21, Ọdun 2019, Ilu Beijing
Oṣu Kẹrin Ọjọ 19-21, Ọdun 2019, Ilu Beijing, China

Ikẹkọ lori Iwa Imugboroosi Layered ti To ti ni ilọsiwaju Fiber Erogba Imudara Apopọ Laminates Sheet

Gong Yu^1*, Wang Yana², Peng Lei³, Zhao Libin⁴, Zhang Jianyu¹

¹Chongqing University, Chongqing, 400044, China
²Ile-iṣẹ Iwadi Ofurufu Ilu China Beijing Ile-iṣẹ Iwadi Awọn Ohun elo Aeronautical, Beijing, 100095, China
³China Commercial ofurufu Beijing Civil ofurufu Technology Research Center, Beijing, 102211, China
⁴Beijing University of Aeronautics ati Astronautics, Beijing, 100191, China

ÁljẹbràẸya laminate jẹ ọkan ninu awọn atunto apapo ti o wọpọ julọ ti a lo fun awọn akojọpọ, ṣugbọn delamination di ipo ikuna akọkọ rẹ nitori awọn ohun-ini interlaminar alailagbara. Iwadi lori isọdi laminate ti ọpọlọpọ-Layer ati ihuwasi imugboroja ti a lo ni adaṣe ṣiṣe ẹrọ nigbagbogbo jẹ koko-ọrọ ti o gbona fun awọn ọjọgbọn. Ninu iwe yii, awọn abajade iwadii ti okun erogba fikun delamination composite ni Ile-ẹkọ giga Chongqing ati Ile-ẹkọ giga Beijing ti Aeronautics ati Astronautics Fatigue Fracture Laboratory ni a ṣe afihan lati awọn apakan meji ti iwadii esiperimenta ati kikopa nọmba. Nikẹhin, itọsọna idagbasoke ti aaye jẹ ifojusọna.

Awọn ọrọ-ọrọ:erogba okun fikun apapo, laminate, delamination, rirẹ stratification

ifihan

Awọn ohun elo idapọmọra ni awọn ohun-ini ti o dara julọ gẹgẹbi agbara kan pato ti o ga ati lile ni pato, ati pe a ti lo ni lilo pupọ ni afẹfẹ, imọ-ẹrọ agbara, ati gbigbe ilu ati ikole. Lakoko sisẹ ati lilo awọn ohun elo idapọmọra, awọn okun ati matrix yoo gba awọn iwọn ibajẹ oriṣiriṣi labẹ ẹru. Awọn ipo ikuna ti o wọpọ fun awọn laminates akojọpọ pẹlu ibajẹ interlayer ati ibajẹ laarin awọn fẹlẹfẹlẹ. Nitori aini imuduro ni itọsọna sisanra, awọn ohun-ini ẹrọ ti ita ti laminate ko dara, ati pe ibaje delamination ṣee ṣe gaan lati waye labẹ awọn ẹru ipa ita. Iṣẹlẹ ati imugboroja ti ibajẹ stratified yoo ja si idinku ninu rigidity igbekale ati agbara, ati paapaa fa awọn ijamba ajalu.^[1-3]. Nitorinaa, iṣoro delamination jẹ ibakcdun diẹ sii ati siwaju sii nipasẹ apẹrẹ igbekale ati itupalẹ agbara ti awọn ohun elo akojọpọ, ati pe o jẹ dandan lati ṣe iwadi ihuwasi imugboroja ti awọn ohun elo apapo.^[4].

Iwadi lori siwa imugboroosi ihuwasi ti laminate
1. Iwadi idanwo

Inira dida egungun interlaminar jẹ paramita abuda ti awọn ohun-ini ẹrọ laarin awọn fẹlẹfẹlẹ apapo. Awọn iṣedede idanwo ti o baamu ni a ti fi idi mulẹ fun ipinnu lile lile fifọ interlaminar ti Iru I, Iru II ati I/II arabara laminates unidirectional. Ohun elo idanwo ti o baamu jẹ afihan ni Nọmba 1. Bibẹẹkọ, awọn laminates itọnisọna pupọ ti awọn ohun elo idapọmọra ni igbagbogbo lo ninu eto imọ-ẹrọ gangan. Nitorinaa, iwadii esiperimenta lori stratification ati ihuwasi imugboroja ti awọn laminates itọnisọna pupọ ni pataki imọ-jinlẹ diẹ sii ati iye imọ-ẹrọ. Ibẹrẹ Layer laminate ti ọpọlọpọ-Layer ati imugboroja waye laarin awọn atọkun pẹlu awọn igun ila ila lainidii, ati ihuwasi imugboroja siwa yatọ si ti awọn laminates unidirectional, ati ẹrọ imugboroja jẹ idiju diẹ sii. Awọn oniwadi ni diẹ ninu awọn ijinlẹ esiperimenta diẹ lori awọn laminates itọnisọna pupọ, ati ipinnu ti lile fracture fracture interlaminar ko tii fi idi boṣewa kariaye mulẹ. Ẹgbẹ iwadi naa lo T700 ati T800 okun erogba lati ṣe apẹrẹ ọpọlọpọ awọn laminates apapo pẹlu oriṣiriṣi awọn igun-itumọ ni wiwo, ati ṣe iwadi ipa ti igun-ọna layup wiwo ati asopọ okun lori aimi ati ihuwasi delamination rirẹ. O ti rii pe asopọ okun ti a ṣẹda nipasẹ eti itọpa ti Layer ni ipa nla lori lile fifọ interlaminar. Bi stratification naa ti n gbooro sii, lile lile fifọ interlaminar yoo pọ si diẹdiẹ lati iye ibẹrẹ kekere, ati nigbati stratification ba de ipari kan, o de iye iduroṣinṣin, iyẹn ni, lasan ohun idena resistance R. Agbara fifọ ni ibẹrẹ ti interlayer fẹrẹ dọgba ati isunmọ dogba si lile lile fifọ ti resini, eyiti o da lori lile lile fifọ ti matrix funrararẹ.^{[5, 6]}. Bibẹẹkọ, awọn iye ifaagun lile lile fifọ interlaminar ti awọn atọkun oriṣiriṣi yatọ pupọ. Significant ni wiwo Layer gbára igun ti wa ni gbekalẹ. Ni idahun si igbẹkẹle yii, Zhao et al.^[5]da lori awọn ti ara siseto ti awọn stratified resistance orisun, o ti wa ni ka wipe interlaminar egugun toughness iduroṣinṣin iye oriširiši meji awọn ẹya ara, ọkan apakan ni egugun iṣẹ ti awọn jọmọ Layer ni wiwo, ati awọn miiran apa ni intralayer bibajẹ ati okun. Awọn iṣẹ ti egugun ṣẹlẹ nipasẹ Nsopọ. Nipasẹ awọn apin ano onínọmbà ti awọn wahala iwaju aaye ti awọn siwa iwaju, o ti wa ni ri wipe awọn keji apa ti awọn egugun iṣẹ da lori awọn ijinle ti awọn delamination iwaju bibajẹ ibi (bi o han ni Figure 3), ati awọn ijinle ibi ibaje ni iwon si ni wiwo layup igun. A o tumq si awoṣe ti awọn I-Iru ṣẹ egungun toughness iye kosile nipasẹ awọn sinusoidal iṣẹ ti awọn ni wiwo Layer igun ti wa ni gbekalẹ.
Gong et al.^[7]Ti gbe jade I/II arabara stratification igbeyewo labẹ o yatọ si dapọ ratio, ati ki o ri pe I/II arabara stratification ninu awọn laminate tun ni o ni significant R resistance abuda. Nipasẹ iṣiro lile lile fifọ laarin awọn oriṣiriṣi awọn ege idanwo, o rii pe iye ibẹrẹ ati iye iduroṣinṣin ti lile lile fracture interlaminar ti nkan idanwo pọ si ni pataki pẹlu ilosoke ti ipin idapọ. Ni afikun, ibẹrẹ ati lile lile ṣẹ egungun iduroṣinṣin ti interlayer labẹ oriṣiriṣi awọn ipin idapọmọra ni a le ṣapejuwe nipasẹ ami BK.
Ni awọn ofin ti stratification rirẹ, a tun ṣe akiyesi asopọ okun pataki lakoko idanwo naa. Nipasẹ igbekale data idanwo naa, o rii pe imugboroja delamination rirẹ ti ohun elo apapo ni ipa nipasẹ “iyipada resistance”, nitorinaa awoṣe oṣuwọn imugboroja rirẹ ti aṣa ati iye ala ko wulo mọ. Lori ilana ti o tumq si onínọmbà, Zhang ati Peng^[4,8,9]ṣe afihan ilodisi imugboroja imugboroja rirẹ lati ṣafihan agbara ti o nilo fun imugboroja delamination rirẹ ti awọn ohun elo akojọpọ, ati siwaju dabaa agbara igara deede. Oṣuwọn itusilẹ jẹ awoṣe oṣuwọn imugboroja aarẹ ati iye ala ti awọn aye idari. Wiwulo ti awoṣe ati paramita ala deede jẹ iṣeduro nipasẹ awọn idanwo. Ni afikun, Zhao et al.^[3]ni kikun ṣe akiyesi awọn ipa ti Nsopọ okun, ipin aapọn ati ipin-dapọ fifuye lori isọdi rirẹ ati ihuwasi imugboroja, ati ṣeto awoṣe iwọn imugboroja deede rirẹ ti o ṣe akiyesi ipa ti ipin aapọn. Iṣe deede ti awoṣe jẹ ijẹrisi nipasẹ awọn idanwo isọdi rirẹ pẹlu awọn ipin wahala oriṣiriṣi ati awọn ipin idapọ. Fun iye ti ara ti rirẹ stratified imugboroosi resistance ni deede rirẹ stratified imugboroosi oṣuwọn awoṣe, Gong et al.^[1]bori ailera ti ọna iṣiro ti o le gba awọn aaye data iyasọtọ ti o lopin nikan nipasẹ awọn adanwo, ati fi idi rirẹ mulẹ lati oju wiwo agbara. Ohun analitikali awoṣe fun isiro stratified o gbooro sii resistance. Awoṣe le mọ ipinnu pipo ti stratification rirẹ ati imugboroja resistance, ati pese atilẹyin imọ-jinlẹ fun ohun elo ti awoṣe oṣuwọn imugboroja iwọn rirẹ deede ti a dabaa.

olusin 1 stratified igbeyewo ẹrọ aworan atọka

olusin 2 Inter-Layer ṣẹ egungun toughness R resistance ti tẹ^[5]


Olusin 3 Agbegbe ibaje eti ti o ni ipele ti o ni ilọsiwaju ati iwọn-ara ti o gbooro sii^[5]

2. Iwadi kikopa nọmba

Simulation nomba ti imugboroja siwa jẹ akoonu iwadii pataki ni aaye ti apẹrẹ igbekalẹ akojọpọ. Nigbati o ba n sọ asọtẹlẹ ikuna delamination ti awọn laminates unidirectional apapo, awọn ilana imugboroja imugboroja ti o wa tẹlẹ nigbagbogbo lo lile fifọ interlaminar igbagbogbo bi paramita iṣẹ ṣiṣe ipilẹ.^[10], nipa ifiwera awọn kiraki sample agbara Tu oṣuwọn ati interlaminar egugun toughness. Iwọn lati pinnu boya fifin naa n pọ si. Ilana ikuna ti awọn laminates itọnisọna pupọ jẹ eka^[11,12], eyi ti o jẹ ifihan nipasẹ awọn iyipo resistance R pataki^[5,13]. Awọn ibeere imugboroja siwa ti o wa tẹlẹ ko gba ẹya yii sinu akọọlẹ ati pe ko kan simulation ti ihuwasi delamination ti awọn laminates multidirectional bridged ti o ni okun ninu. Gong et al.^{[10, 13]}ṣe ilọsiwaju awọn ibeere imugboroja stratified ti o wa tẹlẹ ati dabaa lati ṣafihan ihapa resistance R sinu awọn ibeere, ati da lori eyi, ṣe agbekalẹ ami-ẹri imugboroja stratified ti o ni imọran awọn ipa ti asopọ okun. Itumọ ati awọn aye lilo ti ẹyọ idawọle bilinear ni a ṣe iwadi ni ọna ṣiṣe nipasẹ awọn ọna nọmba, pẹlu lile ni wiwo wiwo, agbara wiwo, olùsọdipúpọ viscosity ati nọmba awọn eroja ti o kere ju ni agbegbe iṣojuupọ. Awoṣe paramita ẹyọkan ti o baamu ti iṣeto. Nikẹhin, imunadoko ati ilomu ti imudara imudara imugboroja siwa ati awoṣe paramita ẹyọkan jẹ ijẹrisi nipasẹ idanwo isọdi aimi. Bibẹẹkọ, awọn ilana imudara naa le ṣee lo fun awọn iṣeṣiro iwọn ila-ẹyọkan nitori awọn igbẹkẹle ipo kii ṣe fun awọn amugbooro akosoagbasomode onisẹpo meji tabi mẹta. Lati le yanju iṣoro yii, onkọwe tun dabaa agbara isọdọkan trilinear tuntun ti o ni imọran sisopọ okun.^[14]. Ibasepo idawọle ni ibamu pẹlu ilana eka ti imugboroja siwa lati irisi airi, ati pe o ni awọn anfani ti awọn aye ti o rọrun ati itumọ ti ara ti o han gbangba.
Ni afikun, lati le ṣe adaṣe deede lasan ijira stratified ti o wọpọ ni ilana isọdi ti awọn laminates itọnisọna pupọ.^[11,12], Zhao et al.^[11,12]dabaa a kiraki ona itoni awoṣe da lori tesiwaju adópin ano, simulating pataki kan oniru. Iṣilọ logalomomoise ni idanwo stratification akojọpọ. Ni akoko kanna, awoṣe imugboroja siwa ti wa ni idamọran fun ihuwasi imugboroja ti zigzag lẹgbẹẹ wiwo siwa 90°/90°, eyiti o ṣe deede ihuwasi imugboroja siwa ti wiwo 90°/90°.

Ṣe nọmba 4 Simulation oni nọmba ti ijira siwa ati awọn abajade esiperimenta^[15]

Ipari

Iwe yii da lori awọn abajade iwadi ti ẹgbẹ yii ni aaye ti delamination laminate composite. Awọn aaye idanwo nipataki pẹlu ipa ti igun-itumọ wiwo ati asopọ okun lori aimi ati ihuwasi imugboroja aarẹ. Nipasẹ nọmba nla ti awọn iwadii esiperimenta, o rii pe ilana ikuna laminate ti ọpọlọpọ-itọnisọna ti awọn ohun elo akojọpọ jẹ idiju. Fiber Bridging jẹ ọna ṣiṣe toughening ti o wọpọ ti awọn laminates itọnisọna pupọ, eyiti o jẹ idi akọkọ fun iyipo R-resistance ti lile fracture interlaminar. Ni lọwọlọwọ, iwadi ti tẹ resistance R labẹ isọdi II jẹ aisi alaini ati nilo iwadii siwaju. Bibẹrẹ lati ẹrọ ikuna, awoṣe stratification rirẹ pẹlu ọpọlọpọ awọn ifosiwewe ipa ni a dabaa, eyiti o jẹ itọsọna ti iwadii stratification rirẹ. Ni awọn ofin ti kikopa nọmba, ẹgbẹ iwadii dabaa imudara imudara imudara imugboroja ilana ati awoṣe isọdọkan lati gbero ipa ti afaramọ okun lori ihuwasi imugboroja stratified. Ni afikun, ohun elo ipari ti o gbooro sii ni a lo lati ṣe adaṣe daradara dara julọ lasan ijira aṣaro. Ọna yii n yọkuro iwulo fun pipin sẹẹli ti o dara, imukuro awọn iṣoro ti o ni nkan ṣe pẹlu atunpin apapo. O ni awọn anfani alailẹgbẹ ni simulating stratification ti awọn apẹrẹ lainidii, ati iwadi ohun elo imọ-ẹrọ diẹ sii ti ọna yii ni a nilo ni ọjọ iwaju^[16].

Awọn itọkasi

[1] Y Gong, L Zhao, J Zhang, N Hu. Awoṣe aramada fun ti npinnu resistance delamination rirẹ ni awọn laminates apapo lati oju-ọna ti agbara. Compos Sci Technol 2018; 167: 489-96.
[2] L Zhao, Y Wang, J Zhang, Y Gong, N Hu, N Li. Awoṣe ti o da lori XFEM fun kikopa idagbasoke delamination zigzag ni awọn akojọpọ laminated labẹ ipo Mo n ṣajọpọ. Compos Struct 2017; 160: 1155-62.
[3] L Zhao, Y Gong, J Zhang, Y Wang, Z Lu, L Peng, N Hu. Itumọ aramada ti ihuwasi idagbasoke delamination rirẹ ni awọn laminates multidirectional CFRP. Compos Sci Technol 2016; 133:79-88.
[4] L Peng, J Zhang, L Zhao, R Bao, H Yang, B Fei. Ipo I delamination idagbasoke ti multidirectional composite laminates labẹ rirẹ ikojọpọ. J Compos Mater 2011; 45: 1077-90.
[5] L Zhao, Y Wang, J Zhang, Y Gong, Z Lu, N Hu, J Xu. Awoṣe ti o gbẹkẹle ni wiwo ti lile dida egungun Plateau ni awọn laminates multidirectional CFRP labẹ ipo I ikojọpọ. Awọn akojọpọ Apá B: Imọ-ẹrọ 2017; 131: 196-208.
[6] L Zhao, Y Gong, J Zhang, Y Chen, B Fei. Kikopa ti idagbasoke delamination ni multidirectional laminates labẹ mode I ati adalu mode I/II ikojọpọ lilo eroja. Compos Struct 2014; 116: 509-22.
[7] Y Gong, B Zhang, L Zhao, J Zhang, N Hu, C Zhang. Ihuwasi-apapọ-ipo I/II delamination ni erogba/epoxy laminates pẹlu unidirectional ati awọn atọkun multidirectional. Compos Struct 2019. (Labẹ Atunwo).
[8] L Peng, J Xu, J Zhang, L Zhao. Ipo idapọmọra delamination idagbasoke ti multidirectional composite laminates labẹ rirẹ ikojọpọ. Eng Fract Mech 2012; 96: 676-86.
[9] J Zhang, L Peng, L Zhao, B Fei. Awọn oṣuwọn idagbasoke delamination arẹwẹsi ati awọn iloro ti awọn laminates apapo labẹ ikojọpọ ipo adalu. Int J rirẹ 2012; 40: 7-15.
[10] Y Gong, L Zhao, J Zhang, Y Wang, N Hu. Apewọn itọsi Delamination pẹlu ipa ti asopọ okun fun ipo idapọ-ipo I/II delamination ni awọn laminates multidirectional CFRP. Compos Sci Technol 2017; 151: 302-9.
[11] Y Gong, B Zhang, SR Hallett. Delamination ijira ni multidirectional apapo laminates labẹ mode ti mo kioto-aimi ati rirẹ ikojọpọ. Compos Struct 2018; 189:160-76.
[12] Y Gong, B Zhang, S Mukhopadhyay, SR Hallett. Esiperimenta iwadi lori delamination ijira ni multidirectional laminates labẹ mode II aimi ati rirẹ ikojọpọ, pẹlu lafiwe si mode I. Compos Struct 2018; 201: 683-98.
[13] Y Gong, L Zhao, J Zhang, N Hu. Apejuwe ofin agbara ti o ni ilọsiwaju fun itankale delamination pẹlu ipa ti asopọ okun ti o tobi ni awọn laminates multidirectional apapo. Compos Struct 2018; 184: 961-8.
[14] Y Gong, Y Hou, L Zhao, W Li, G Yang, J Zhang, N Hu. Awoṣe agbegbe isọpọ laini mẹta aramada fun idagbasoke delamination ni awọn laminates DCB pẹlu ipa ti asopọ okun. Compos Struct 2019. (Lati fi silẹ)
[15] L Zhao, J Zhi, J Zhang, Z Liu, N Hu. XFEM kikopa ti delamination ni apapo laminates. Awọn akojọpọ Apá A: Imọ-ẹrọ ti a lo ati Ṣiṣẹpọ 2016; 80: 61-71.
[16] Zhao Libin, Gong Yu, Zhang Jianyu. Ilọsiwaju iwadii lori ihuwasi imugboroja stratified ti awọn laminate idapọmọra okun fikun. Iwe akosile ti sáyẹnsì Aeronautical 2019: 1-28.

Orisun:Gong Yu, Wang Yana, Peng Lei, Zhao Libin, Zhang Jianyu.Study lori stratified imugboroosi ihuwasi ti to ti ni ilọsiwaju erogba okun fikun eroja laminates[C]. Awọn ẹrọ-ẹrọ ati Imọ-ẹrọ – Iṣiro Nọmba ati Iṣiro Data 2019 Apejọ Ẹkọ. Awujọ Awọn Onimọ-ẹrọ Kannada, Ẹgbẹ Awọn Mechanics Beijing, Ọdun 2019. nipasẹ ixueshu