Metoda e re e optimizimit është e dobishme për të dizajnuar kompozita më të lehta të fibrave të karbonit

Karboni është thelbësor për mbijetesën e të gjitha gjallesave, sepse ai përbën bazën e të gjitha molekulave organike, dhe molekulat organike përbëjnë bazën e të gjitha gjallesave.Edhe pse kjo në vetvete është mjaft mbresëlënëse, me zhvillimin e fibrave të karbonit, kohët e fundit ajo ka gjetur aplikime të reja befasuese në hapësirën ajrore, inxhinierinë civile dhe disiplina të tjera.Fibra e karbonit është më e fortë, më e fortë dhe më e lehtë se çeliku.Prandaj, fibra karboni ka zëvendësuar çelikun në produkte me performancë të lartë si avionët, makinat e garave dhe pajisjet sportive.

Fibrat e karbonit zakonisht kombinohen me materiale të tjera për të formuar përbërje.Një nga materialet e përbëra është plastika e përforcuar me fibër karboni (CFRP), e cila është e famshme për forcën e saj në tërheqje, ngurtësinë dhe raportin e lartë të forcës ndaj peshës.Për shkak të kërkesave të larta të kompoziteve të fibrave të karbonit, studiuesit kanë kryer disa studime për të përmirësuar forcën e përbërjeve të fibrave të karbonit, shumica e të cilave janë të fokusuara në një teknologji të veçantë të quajtur "dizajn i orientuar nga fibra", e cila përmirëson forcën duke optimizuar orientimin e fibrave.

Studiuesit në Universitetin e Shkencave të Tokios kanë miratuar një metodë të projektimit të fibrave karboni që optimizon orientimin dhe trashësinë e fibrës, duke rritur kështu forcën e plastikës së përforcuar me fibra dhe duke prodhuar plastikë më të lehtë në procesin e prodhimit, duke ndihmuar në prodhimin e aeroplanëve dhe makinave më të lehta.

Megjithatë, metoda e projektimit të drejtimit të fibrave nuk është pa mangësi.Dizajni i udhëzuesit të fibrës optimizon vetëm drejtimin dhe mban trashësinë e fibrës fikse, gjë që pengon përdorimin e plotë të vetive mekanike të CFRP.Dr ryyosuke Matsuzaki i Universitetit të Shkencave të Tokios (TUS) shpjegon se kërkimi i tij fokusohet në materialet e përbëra.

Në këtë kontekst, Dr. Matsuzaki dhe kolegët e tij Yuto Mori dhe Naoya kumekawa in tus propozuan një metodë të re projektimi, e cila mund të optimizojë njëkohësisht orientimin dhe trashësinë e fibrave sipas pozicionit të tyre në strukturën e përbërë.Kjo u lejon atyre të zvogëlojnë peshën e CFRP pa ndikuar në forcën e tij.Rezultatet e tyre janë publikuar në strukturën e përbërë të revistës.

Qasja e tyre përbëhet nga tre hapa: përgatitja, përsëritja dhe modifikimi.Në procesin e përgatitjes, analiza fillestare kryhet duke përdorur metodën e elementeve të fundme (FEM) për përcaktimin e numrit të shtresave, dhe vlerësimi cilësor i peshës realizohet nëpërmjet dizajnit udhëzues të fibrave të modelit linear të petëzimit dhe modelit të ndryshimit të trashësisë.Orientimi i fibrës përcaktohet nga drejtimi i stresit kryesor me metodën iterative, dhe trashësia llogaritet nga teoria e stresit maksimal.Së fundi, modifikoni procesin për të modifikuar kontabilitetin për prodhueshmërinë, së pari krijoni një zonë referimi të "paketës së fibrave bazë" që kërkon rritje të forcës, dhe më pas përcaktoni drejtimin dhe trashësinë përfundimtare të grupit të fibrave të rregullimit, ata përhapin paketën në të dy anët e referencë.

Në të njëjtën kohë, metoda e optimizuar mund të zvogëlojë peshën me më shumë se 5% dhe ta bëjë efikasitetin e transferimit të ngarkesës më të lartë sesa përdorimi i vetëm orientimit të fibrave.

Studiuesit janë të ngazëllyer nga këto rezultate dhe mezi presin të përdorin metodat e tyre për të reduktuar më tej peshën e pjesëve tradicionale CFRP në të ardhmen.Dr. Matsuzaki tha se qasja jonë e projektimit shkon përtej dizajnit tradicional të përbërë për të bërë aeroplanë dhe makina më të lehta, gjë që ndihmon në kursimin e energjisë dhe reduktimin e emetimeve të dioksidit të karbonit.


Koha e postimit: 22 korrik 2021