Sudėtinės plokštės plačiai naudojamos transporte, statyboje, pramoninėje įrangoje, logistikos transporto priemonėse, jūrinėse konstrukcijose ir architektūrinėse srityse. Jų pranašumai-lengva konstrukcija, didelis stiprumo-svorio santykis-, atsparumas korozijai ir dizaino lankstumas-paverčia juos geresnėmis alternatyvomis tradicinėms metalinėms arba tvirtoms plokštėms daugeliu atvejų.
Tačiau kompozicinės plokštės yrakelių{0}}medžiagų sistemos. Jie paprastai sujungia priekinius lakštus (pvz., FRP, aliuminio ar termoplastinius laminatus) su lengvomis šerdimis (pvz., koriu arba putplasčiu), taikant klijavimo arba laminavimo procesus. Nors ši daugiasluoksnė architektūra užtikrina išskirtinį našumą, joje taip pat yra daug sąsajų ir medžiagų sąveikos, kurios gali tapti gedimo šaltiniais, jei netinkamai suprojektuotos, pagamintos ir prižiūrimos.
Supratimasbendri gedimo režimai kompozitinėse plokštėseyra būtina norint išvengti ankstyvos žalos, užtikrinti ilgalaikį{0}}patvarumą ir išlaikyti konstrukcijos saugumą.
Svarbiausias sudėtinės plokštės gedimo režimas
Kas yra Delaminacija?
Delaminacija reiškiasluoksnių atskyrimassudėtiniame skydelyje, paprastai vyksta tarp:
Veido lakštai ir šerdis
Atskiri sluoksniai laminate
Lipnios sujungimo linijos
Prasidėjus delaminacijai, apkrovos perdavimo efektyvumas labai pablogėja, todėl dažnai greitai prarandamas standumas ir laipsniškas gedimas.
Pagrindinės delaminacijos priežastys
Dažniausios pagrindinės priežastys yra:
Nepakankamas klijų sukibimas
Blogas paviršiaus paruošimas
Nesuderinamos medžiagos
Tuštumos arba oro įstrigimas laminavimo metu
Per didelis lupimo ar šlyties įtempis
Šiluminio plėtimosi neatitikimas
Aplinkos poveikis, pvz., drėgmės patekimas ir{0}}užšalimo atšilimo ciklas, gali dar labiau paspartinti delaminaciją.
Kaip išvengti delaminacijos
Veiksmingos prevencijos strategijos apima:
Klijų, suderinamų su paviršiais ir pagrindinėmis medžiagomis, pasirinkimas
Kontroliuojamų paviršiaus paruošimo procesų įgyvendinimas
Užtikrinti vienodą klijų storį
Tinkamo klijavimo slėgio taikymas laminavimo metu
Plokščių projektavimas taip, kad būtų sumažintas nulupimo įtempis kraštuose
Atsparumas delaminacijai turi būti sprendžiamas abiem atvejaisdizainasirgamybaetapai.
Struktūrinės apkrovos perdavimo praradimas
Šerdies šlyties gedimo supratimas
Sumuštinių plokštėse šerdis nešašlyties apkrovosišlaikant atstumą tarp veido lakštų. Šerdies šlyties gedimas atsiranda, kai šerdies medžiaga lūžta, užsisega arba griūva veikiant apkrovoms.
Šis gedimo režimas yra įprastas:
Lengvos korio formos šerdys
Mažo{0}}tankio putplasčio šerdys
Plokštės, patiriančios dideles lenkimo apkrovas
Prisidėję veiksniai
Šerdies šlyties gedimą dažnai sukelia:
Mažesnis-nurodytas šerdies tankis arba storis
Per didelis skydelio tarpas
Koncentruotos apkrovos be armatūros
Prastas sukibimas tarp šerdies ir apvalkalų
Atsiradus šerdies šlyties gedimui, plokštė greitai praranda standumą ir{0}}apkrovą.
Prevencijos strategijos
Norėdami išvengti šerdies šlyties gedimo:
Suderinkite pagrindines mechanines savybes su numatomomis apkrovos sąlygomis
Jei įmanoma, padidinkite šerdies storį, o ne priekinio lakšto storį
Esant taškinei apkrovai, naudokite vietinius įdėklus arba sutvirtinimus
Projektavimo metu atlikti šlyties ir lenkimo skaičiavimus
Tinkamas šerdies pasirinkimas yra labai svarbus skydelio patikimumui.
Veido lapo įtrūkimai ir lūžiai
Lakšto gedimo pobūdis
Veido užvalkalai atsparūstempimo ir gniuždymo įtempiailenkimo metu. Įtrūkimai arba lūžiai paprastai atsiranda plokštės įtempimo pusėje esant per didelei apkrovai arba pakartotinai nuovargiui.
FRP plokštėse įtrūkimai gali prasidėti per:
Dervos{0}}turinčios vietos
Fiber{0}}matricos sąsajos
Sritys, kuriose yra pluošto nesutapimas
Lakšto įtrūkimų priežastys
Dažniausios priežastys yra:
Nepakankamas laminato storis
Prasta pluošto orientacijos konstrukcija
Gamybos defektai, pvz., sausos dėmės
Smūgio žala
Per didelė lokalizuota streso koncentracija
Įtrūkimai laikui bėgant gali plisti, ypač esant ciklinei apkrovai.
Kaip sumažinti veido paklodės gedimo riziką
Veiksmingos švelninimo priemonės apima:
Skaidulų orientacijos optimizavimas apkrovos keliams
Didesnis laminato storis{0}}didelio įtempimo vietose
Venkite aštrių kampų ir staigių geometrijos pokyčių
Įrengiami smūgiams{0}}atsparūs išoriniai sluoksniai
Labai svarbu sukurti veidų lakštus, pagrįstus tikroviškais apkrovos atvejais.
Silpna grandis tarp sluoksnių
Klijų gedimo tipai
Sudėtinių plokščių klijų gedimas gali atsirasti taip:
Klijų gedimas (prie sąsajos)
Sanglaudos gedimas (klijų viduje)
Mišraus{0}}režimo gedimas
Klijų gedimas yra ypač pavojingas, nes jis dažnai lieka paslėptas, kol struktūrinės savybės labai pablogėja.
Dažnos pagrindinės priežastys
Įprastos priežastys apima:
Nesuderinama klijų chemija
Užteršti klijavimo paviršiai
Neteisinga kietėjimo temperatūra arba laikas
Per didelis sukibimo{0}}linijos storio pokytis
Senėjimas ir aplinkos blogėjimas
Geriausia praktika, kaip išvengti klijų gedimo
Prevencinės priemonės apima:
Kompozitinėms sumuštinių konstrukcijoms skirtų klijų parinkimas
Griežtos paviršiaus švaros kontrolės įgyvendinimas
Kietėjimo parametrų stebėjimas
Ryšio stiprumo bandymų atlikimas
Klijų pasirinkimas niekada neturėtų būti traktuojamas kaip pasekmė.
Šerdies gniuždymas ir lokalus suspaudimo gedimas
Kas yra šerdies smulkinimas?
Šerdies gniuždymas įvyksta, kai lokalizuotos gniuždymo apkrovos viršija šerdies gniuždymo jėgą, todėl susidaro nuolatinė deformacija.
Šis gedimas būdingas:
Taškinės apkrovos
Tvirtinimo vietos
Įrangos tvirtinimo taškai
Kodėl vyksta šerdies gniuždymas
Pagrindiniai bendradarbiai:
Mažo{0}}tankio pagrindo medžiagos
Nėra apkrovos{0}}skirstymo sluoksnių
Netinkami tvirtinimo būdai
Per{0}}mechaninių tvirtinimo detalių priveržimas
Susmulkinta šerdis nebegali veiksmingai palaikyti veido lakštų.
Kaip išvengti šerdies traiškymo
Veiksmingi sprendimai apima:
Didelio{0}}tankio įdėklų naudojimas apkrovos vietose
Pridedamos apkrovos{0}}paskirstymo plokštės
Sujungtų jungčių projektavimas vietoj mechaninių tvirtinimo detalių
Leidžiamų guolių įtempių ribojimas
Lokalizuotas sutvirtinimas yra būtinas funkcinėse plokščių srityse.
Drėgmės patekimas ir aplinkos degradacija
Drėgmės poveikis kompozicinėms plokštėms
Drėgmės patekimas gali sukelti:
Klijų degradacija
Šerdies patinimas
Ryšio stiprumo praradimas
Užšalimo{0}}atšilimo žala
Ši problema ypač aktuali šaldytuve, jūroje ir lauke.
Drėgmės įėjimo takai
Įprasti drėgmės patekimo taškai yra šie:
Skydelių kraštai
Tvirtinimo detalių įsiskverbimai
Įtrūkimai arba paviršiaus pažeidimai
Blogai sandarios jungtys
Prevencijos metodai
Siekiant sumažinti aplinkos blogėjimą:
Užsandarinkite visus atvirus skydo kraštus
Naudokite drėgmei{0}}atsparius klijus
Užtepkite apsaugines dangas
Tinkamam drenažui ir vėdinimui skirtas dizainas
Nuo pat pradžių reikia atsižvelgti į patvarumą aplinkai.
Terminis ciklas ir diferencialo plėtimosi gedimas
Kompozicinių plokščių terminis neatitikimas
Skirtingos kompozicinės plokštės medžiagos turi skirtingus šiluminio plėtimosi koeficientus. Terminis ciklas gali sukelti:
Sąsajos įtempiai
Mikrokrekingas
Progresuojanti delaminacija
Įprasti rizikos scenarijai
Su terminiu{0}}susijusių gedimų dažnai pasitaiko:
Plokštės veikiamos kraštutinės lauko temperatūros
Šaldomos konstrukcijos
Programos, susijusios su karštu -šaltu dviračiu
Kaip sumažinti šiluminę žalą
Sušvelninimo strategijos apima:
Tinkamų šiluminių savybių medžiagų pasirinkimas
Naudojant grūdintus arba lanksčius klijus
Leidžia valdyti skydo dizainą
Šiluminis poveikis turi būti sprendžiamas tiek medžiagų, tiek konstrukcijų lygiu.
Smūgio žala ir paslėptas vidinis gedimas
Smūgio žalos pobūdis
Sudėtinės plokštės po smūgio gali atrodyti vizualiai nepažeistos, tačiau jos gali būti pažeistos, pavyzdžiui:
Šerdies lūžis
Delaminacija
Mikrokrekingas
Šis reiškinys dažnai vadinamasvos matoma smūgio žala (BVID).
Bendrieji poveikio šaltiniai
Tipiški poveikio šaltiniai yra šie:
Tvarkymas ir transportavimas
Šakinio krautuvo kontaktas
Kelio šiukšlės
Priežiūros metu įrankis nukrenta
Prevencinės priemonės
Norėdami pagerinti atsparumą smūgiams:
Naudokite tvirtesnes dervos sistemas
Pridėkite apsauginius išorinius sluoksnius
Įdiekite smūgiams{0}}atsparias dizaino zonas
Apmokykite darbuotojus tinkamai elgtis
Smūgio tolerancija yra esminis veikimo reikalavimas.
Nuovargio gedimas esant ciklinei apkrovai
Kompozitinių plokščių nuovargio supratimas
Pakartotinis įkrovimas gali sukelti:
Laipsniškas jungties degradavimas
Įtrūkimų atsiradimas ir augimas
Standumo praradimas
Nuovargio gedimas dažnai vystosi lėtai ir nepastebimas, kol nepadaroma didelė žala.
Prisidėję veiksniai
Nuovargio žalai įtakos turi:
Apkrovos amplitudė
Apkrovos dažnis
Aplinkos sąlygos
Medžiagos kokybė
Nuovargio mažinimo strategijos
Norėdami sumažinti nuovargio riziką:
Dizainas su atitinkamais saugos veiksniais
Naudokite nuovargiui{0}}atsparius klijus
Venkite streso koncentracijos
Vystymo metu atlikite nuovargio testą
Ilgalaikis{0}}patvarumas priklauso nuo nuovargio veikimo.
Gamybos defektai ir su procesu{0}}susiję gedimai
Dažni gamybos defektai
Defektai, kurie silpnina kompozitines plokštes, yra šie:
Tuštumos ir oro kišenės
Dervos badas
Pluošto nesutapimas
Nenuoseklus klijų naudojimas
Proceso valdymas kaip prevencinė priemonė
Stipri proceso kontrolė apima:
Standartizuotos darbo instrukcijos
Kontroliuojamos aplinkos sąlygos
Operatoriaus mokymas
Vykdomas-patikrinimas
Gamybos disciplina tiesiogiai veikia plokščių patikimumą.
Dizainas-Susiję gedimų režimai
Prastas apkrovos kelio projektavimas
Netinkami apkrovos keliai gali sukelti netikėtą įtempių koncentraciją, o tai gali sukelti ankstyvą gedimą.
Nepakankamos saugos ribos
Nepakankamai suprojektuotos plokštės gali atitikti pradinius reikalavimus, bet nepavyks tikromis-pasaulio sąlygomis.
Geriausia dizaino praktika
Veiksminga projektavimo praktika apima:
Baigtinių elementų analizė
Konservatyvūs saugos veiksniai
Patvirtinimas atliekant fizinį testą
Projektavimo sprendimai daro didelę įtaką nesėkmės rizikai.
Apžiūra, bandymai ir ankstyvas aptikimas
Neardomieji bandymo metodai-
Įprasti metodai apima:
Ultragarsinis patikrinimas
Bakstelėjimo bandymas
Infraraudonųjų spindulių termografija
Ankstyvo aptikimo svarba
Ankstyvas defektų nustatymas leidžia imtis korekcinių veiksmų prieš įvykstant katastrofiškam gedimui.
Kompozicinių plokščių gedimų prevencija naudojant integruotą inžineriją
Sudėtinių plokščių gedimai retai atsiranda dėl vieno veiksnio. Vietoj to, jie atsiranda derinantmedžiagų pasirinkimas, projektavimo sprendimai, gamybos kokybė ir aptarnavimo sąlygos. Suprasdami dažniausiai pasitaikančius gedimo būdus-, pvz., atsisluoksniavimą, šerdies šlyties trūkumą, klijų irimą, aplinkos degradaciją ir smūgio žalą-, inžinieriai ir gamintojai gali įgyvendinti tikslines strategijas rizikai sumažinti.
Sėkmingos sudėtinių plokščių sistemos yra sukurtos remiantis integruotu požiūriu, kuris apjungia:
Tinkamas medžiagų suderinamumas
Tvirti klijavimo procesai
Apgalvotas konstrukcijos dizainas
Griežta kokybės kontrolė
Realus paslaugų aplinkų įvertinimas
