Karbon penting pisan pikeun kasalametan sadaya mahluk hirup, sabab éta ngabentuk dasar sadaya molekul organik, sareng molekul organik janten dasar sadaya mahluk hirup.Sanajan ieu sorangan cukup impressive, kalawan ngembangkeun serat karbon, éta nembe kapanggih aplikasi anyar héran dina aerospace, rékayasa sipil jeung disiplin séjén.Serat karbon langkung kuat, langkung keras sareng langkung hampang tibatan baja.Ku alatan éta, serat karbon geus ngaganti baja dina produk-kinerja tinggi kayaning pesawat, mobil balap jeung alat olahraga.
Serat karbon biasana digabungkeun jeung bahan séjén pikeun ngabentuk komposit.Salah sahiji bahan komposit nyaéta serat karbon bertulang plastik (CFRP), anu kasohor ku kakuatan tensile, kaku sareng rasio kakuatan anu luhur pikeun beurat.Kusabab sarat luhur komposit serat karbon, panalungtik geus dilumangsungkeun sababaraha studi pikeun ngaronjatkeun kakuatan komposit serat karbon, lolobana nu museurkeun kana téhnologi husus disebut "desain berorientasi serat", nu ngaronjatkeun kakuatan ku optimizing orientasi tina. serat.
Panaliti di Tokyo University of Science geus ngadopsi métode desain serat karbon nu optimizes orientasi jeung ketebalan serat, kukituna ningkatkeun kakuatan plastik bertulang serat sarta ngahasilkeun plastik torek dina prosés manufaktur, mantuan nyieun kapal terbang jeung mobil torek.
Sanajan kitu, métode desain hidayah serat teu tanpa shortcomings.Desain pituduh serat ukur optimizes arah sarta ngajaga ketebalan serat tetep, nu hinders utilization pinuh ku sipat mékanis CFRP.Dr ryyosuke Matsuzaki ti Tokyo University of Science (TUS) ngécéskeun yén panalungtikanana museurkeun kana bahan komposit.
Dina kontéks ieu, Dr Matsuzaki sareng kolega-Na Yuto Mori sareng Naoya kumekawa di tus ngusulkeun metode desain anyar, anu sakaligus tiasa ngaoptimalkeun orientasi sareng ketebalan serat dumasar kana posisina dina struktur komposit.Hal ieu ngamungkinkeun aranjeunna pikeun ngurangan beurat CFRP tanpa mangaruhan kakuatan na.Hasilna diterbitkeun dina struktur komposit jurnal.
Pendekatan maranéhanana diwangun ku tilu léngkah: persiapan, iterasi, jeung modifikasi.Dina prosés persiapan, analisa awal dilaksanakeun ku cara ngagunakeun metode unsur terhingga (FEM) pikeun nangtukeun jumlah lapisan, sareng evaluasi beurat kualitatif diwujudkeun ngaliwatan desain pituduh serat modél laminasi linier sareng modél parobahan ketebalan.Orientasi serat ditangtukeun ku arah tegangan poko ku metoda iterative, sarta ketebalan diitung ku téori stress maksimum.Tungtungna, modifikasi prosés pikeun ngaropea akuntansi pikeun manufacturability, mimiti nyieun hiji rujukan "base fiber kebat" aréa nu merlukeun ngaronjat kakuatan, lajeng nangtukeun arah final sarta ketebalan tina susunan serat kebat, aranjeunna propagate pakét dina dua sisi. rujukan.
Dina waktos anu sami, metode anu dioptimalkeun tiasa ngirangan beurat ku langkung ti 5%, sareng ngajantenkeun efisiensi transfer beban langkung luhur tibatan nganggo orientasi serat nyalira.
Panaliti bungah ku hasil ieu sareng ngarepkeun ngagunakeun metodeu pikeun ngirangan beurat bagian CFRP tradisional ka hareup.Dr Matsuzaki nyarios yén pendekatan desain urang ngalangkungan desain komposit tradisional pikeun ngadamel pesawat sareng mobil anu langkung hampang, anu ngabantosan ngahémat énergi sareng ngirangan émisi karbon dioksida.
waktos pos: Jul-22-2021