Uglerod barcha tirik mavjudotlarning yashashi uchun zarurdir, chunki u barcha organik molekulalarning asosini tashkil qiladi, organik molekulalar esa barcha tirik mavjudotlarning asosini tashkil qiladi.Bu o'z-o'zidan juda ta'sirli bo'lsa-da, uglerod tolasining rivojlanishi bilan yaqinda u aerokosmik, qurilish muhandisligi va boshqa fanlarda hayratlanarli yangi ilovalarni topdi.Uglerod tolasi po'latdan kuchliroq, qattiqroq va engilroqdir.Shu sababli, uglerod tolasi samolyotlar, poyga avtomobillari va sport jihozlari kabi yuqori samarali mahsulotlarda po'lat o'rnini egalladi.
Uglerod tolalari odatda kompozitlarni hosil qilish uchun boshqa materiallar bilan birlashtiriladi.Kompozit materiallardan biri uglerod tolasi bilan mustahkamlangan plastmassa (CFRP) bo'lib, u o'zining kuchlanish kuchi, qattiqligi va og'irlik nisbati yuqoriligi bilan mashhur.Uglerod tolali kompozitlarning yuqori talablari tufayli tadqiqotchilar uglerod tolasi kompozitlarining mustahkamligini yaxshilash uchun bir nechta tadqiqotlar o'tkazdilar, ularning aksariyati "tolaga yo'naltirilgan dizayn" deb nomlangan maxsus texnologiyaga yo'naltirilgan bo'lib, bu yo'nalishni optimallashtirish orqali kuchni yaxshilaydi. tolalar.
Tokio fan universiteti tadqiqotchilari tolaning yo‘nalishi va qalinligini optimallashtiradigan uglerod tolasini loyihalash usulini qo‘lladilar, bu esa tola bilan mustahkamlangan plastmassalarning mustahkamligini oshiradi va ishlab chiqarish jarayonida engilroq plastmassalar ishlab chiqaradi, bu esa engilroq samolyotlar va avtomobillarni yaratishga yordam beradi.
Biroq, tolani yo'naltirishning dizayn usuli kamchiliklardan xoli emas.Elyaf yo'riqnomasi dizayni faqat yo'nalishni optimallashtiradi va tolaning qalinligini barqaror ushlab turadi, bu esa CFRP ning mexanik xususiyatlaridan to'liq foydalanishga to'sqinlik qiladi.Tokio Fan universiteti (TUS) doktori Ryosuke Matsuzaki o'zining tadqiqotlari kompozit materiallarga qaratilganligini tushuntiradi.
Shu nuqtai nazardan, doktor Matsuzaki va uning hamkasblari Yuto Mori va Naoya kumekava tusdagi yangi dizayn usulini taklif qildilar, bu bir vaqtning o'zida kompozit strukturadagi pozitsiyasiga ko'ra tolalarning yo'nalishi va qalinligini optimallashtirishi mumkin.Bu ularga CFRP ning og'irligini uning kuchiga ta'sir qilmasdan kamaytirish imkonini beradi.Ularning natijalari jurnalning kompozit tuzilishida nashr etiladi.
Ularning yondashuvi uch bosqichdan iborat: tayyorlash, takrorlash va o'zgartirish.Tayyorgarlik jarayonida qatlamlar sonini aniqlash uchun sonli elementlar usuli (FEM) yordamida dastlabki tahlil amalga oshiriladi va sifatli og'irlikni baholash chiziqli laminatsiya modeli va qalinligi o'zgarishi modelining tolali yo'riqnoma dizayni orqali amalga oshiriladi.Elyafning yo'nalishi iterativ usulda asosiy kuchlanish yo'nalishi bo'yicha aniqlanadi va qalinligi maksimal kuchlanish nazariyasi bilan hisoblanadi.Nihoyat, ishlab chiqarish qobiliyatini hisobga olishni o'zgartirish uchun jarayonni o'zgartiring, birinchi navbatda kuchni oshirishni talab qiladigan "asosiy tolalar to'plami" maydonini yarating va keyin tolalar to'plamining yakuniy yo'nalishini va qalinligini aniqlang, ular to'plamni har ikki tomonga tarqaladi. ma'lumotnoma.
Shu bilan birga, optimallashtirilgan usul og'irlikni 5% dan ko'proq kamaytirishi va yukni uzatish samaradorligini faqat tola yo'nalishini ishlatishdan yuqori bo'lishi mumkin.
Tadqiqotchilar ushbu natijalardan hayajonlanishdi va kelajakda an'anaviy CFRP qismlarining og'irligini yanada kamaytirish uchun o'z usullaridan foydalanishni intiqlik bilan kutmoqdalar.Doktor Matsuzakining ta'kidlashicha, bizning dizayn yondashuvimiz an'anaviy kompozit dizayndan tashqarida engilroq samolyotlar va avtomobillar ishlab chiqaradi, bu esa energiyani tejash va karbonat angidrid chiqindilarini kamaytirishga yordam beradi.
Yuborilgan vaqt: 22-iyul-2021