Poveikis kaip reglamentuojantis apkrovos atvejis
Daugelyje inžinerinių programų -transporto kėbulai, bėginės transporto priemonės, jūrų konstrukcijos, apsauginiai atitvarai ir moduliniai pastatai-smūgis nėra išskirtinis įvykis. Tai normali tarnavimo laiko dalis.
Poveikis atsiranda dėl:
Šakiniai krautuvai ir krovimo įranga
Nuolaužos ir kelių purslai
Įrankiai ir priežiūros veikla
Atsitiktiniai susidūrimai pakrovimo metu
Vibracijos{0}}sukeliami mikro{1}}smūgiai
Todėl norint sukurti atsparumą smūgiams, smūgis turi būti vertinamas kaip apkrovos atvejis, o ne kaip reta avarija.
Šiose aplinkose vis dažniau naudojamos korio šerdies struktūros, nes jose dera mažas svoris ir kontroliuojamas energijos sugertis. Tačiau jų poveikis nėra atsitiktinis. Tai yra geometrijos, medžiagų elgsenos, veido ir branduolio sąveikos bei sąsajos dizaino rezultatas.
Atsparumo smūgiams apibrėžimas struktūriniais terminais
Atsparumas smūgiams dažnai klaidingai suprantamas kaip tiesiog „nelūžta pataikius“. Konstrukcijų inžinerijoje tai tiksliau apibrėžiama kaip konstrukcijos gebėjimas:
Sugerti kinetinę energiją
Apribokite didžiausią kontaktinę jėgą
Kontroliuokite žalos dydį ir plitimą
Išlaikykite likutinę apkrovą{0}}laikomąją galią
Plokštė, kuri atlaiko smūgį, bet praranda didžiąją dalį savo standumo, nėra tikrai atspari smūgiams. Veiksmingas atsparumas smūgiams suderina atsparumą pažeidimams ir po{1}}smūgio veikimą.
PP korio pluoštas su ne{0}}austine medžiaga
Atidarykite ląstelių PP korio šerdį
Energijos absorbcijos mechanizmai korio šerdyje
Korio šerdys sugeria energiją daugiausia dėl progresuojančios ląstelės sienelės deformacijos.
Kai paveikė:
Veido lakštas lokaliai nukrypsta
Įkelkite perkėlimus į šerdį
Ląstelių sienelės susisega, susilanksto arba sutraiško
Energija išsisklaido dėl plastinės deformacijos arba kontroliuojamo lūžio
Šis etapinis žlugimo procesas paskirsto energiją per laiką ir atstumą, sumažindamas didžiausią jėgą.
Pagrindiniai energiją{0}}sugeriantys mechanizmai:
Elastingas ląstelių sienelių lenkimas ankstyvosiose stadijose
Plastikinis sulenkimas esant didesnėms apkrovoms
Laipsniškas gniuždymas, o ne staigus žlugimas
Palyginti su kietomis šerdimis, korio struktūros sukuria daugybę mikro{0}}gedimų, o ne vieną katastrofišką gedimą.
Pagrindinės geometrijos vaidmuo poveikio efektyvumui
Šerdies geometrija yra pagrindinis atsparumo smūgiams veiksnys.
Tarp svarbių parametrų yra šie:
Ląstelės forma (šešiakampė, stačiakampė, sustiprinta)
Ląstelių dydis
Sienelės storis
Šerdies aukštis
Mažesnės ląstelės suteikia:
Daugiau apkrovos kelių
Geresnis veido palaikymas
Sumažėjusi vietinė įduba
Didesnės ląstelės:
Sugerkite energiją ilgesnio judesio metu
Apatinė didžiausia jėga
Rizikuokite didesnėmis vietinės žalos zonomis
Sienelės storio valdikliai:
Atsparumas sulenkimui
Vienoje ląstelėje sugerta energija
Perėjimas nuo elastingumo prie plastinio elgesio
Šerdies aukštis turi įtakos tam, kiek deformacijos atstumo galima absorbuoti smūgio energiją.
Dizaineriai derina geometriją, kad atitiktų numatomą smūgio energiją, o ne tiesiog padidintų stiprumą.
Face Sheet indėlis į atsparumą smūgiams
Veido lapas yra pirmoji gynybos linija.
Jo funkcijos apima:
Vietinės kontaktinės jėgos paskirstymas
Užkirsti kelią įsiskverbimui
Pradinės deformacijos formos valdymas
Smūgio elgsena labai priklauso nuo veido lakšto savybių:
Didelis standumas paskirsto apkrovą daugiau ląstelių
Didelis tvirtumas atsparus įtrūkimams
Pakankamas storis apsaugo nuo vietinės perforacijos
Per kietas paviršius gali perkelti didelę didžiausią jėgą į šerdį ir sukelti trapios šerdies gedimą. Per minkštas paviršius leidžia per daug įdubti, kol energija pasiekia šerdį.
Smūgiams-atspari konstrukcija subalansuoja paviršiaus standumą ir šerdies deformaciją.
Veido ir pagrindinės sąveikos poveikis
Atsparumas smūgiams yra ne tik šerdies ar priekinio lapo savybė. Tai priklauso nuo to, kaip jie sąveikauja.
Kritiniai aspektai apima:
Ryšio stiprumas tarp veido ir šerdies
Sąsajos gebėjimas perkelti šlytį greitos apkrovos metu
Atsparumas atsirišimui veikiant dinaminei įtampai
Jei sąsaja sugenda anksti, šerdis negali veiksmingai dalyvauti energijos sugėrime. Tada plokštė elgiasi kaip plona plokštelė virš tuštumos, todėl susidaro didelis įlinkis ir mažas liekamasis stiprumas.
Todėl klijų pasirinkimas ir paviršiaus paruošimas yra svarbūs{0}}sprendimai.
Gedimo režimai paveiktose korio plokštėse
Įprasti su poveikiu{0}}susiję gedimų režimai:
Veido lakšto įtrūkimai arba perforacija
Vietinis šerdies smulkinimas
Šerdies šlyties žlugimas
Veido ir šerdies atjungimas
Delaminacija kompoziciniuose paviršiuose
Kuris režimas dominuoja, priklauso nuo:
Smūgio energija ir smogtuvo forma
Šerdies geometrija ir medžiaga
Veido lakšto standumas ir kietumas
Sujungimo kokybė
Inžineriniu dizainu siekiama skatinti laipsnišką šerdies gniuždymą, o ne trapų veido lūžį ar sąsajos gedimą.
Mažas-greičio ir didelio{1}}greičio poveikis
Smūgio elgsena labai skiriasi priklausomai nuo greičio.
Mažas{0}}greičio poveikis(įrankiai, tvarkymo įranga, žmogaus veikla):
Didesnė deformacija
Ilgesnis kontakto laikas
Daugiau šerdies trupinimo ir veido lenkimo
Didelis{0}}greičio poveikis(nuolaužos, akmenys, sviediniai):
Trumpas kontakto laikas
Didesnis vietinis stresas
Didesnė rizika prasiskverbti į veidą arba įtrūkti
Korių struktūros yra ypač veiksmingos mažo{0}} ir vidutinio{1}}greičio smūgio režimuose, kur gali visiškai išsivystyti laipsniškas gniuždymas.
Didelio{0}}greičio atsparumo smūgiams dažnai reikia:
Grūdinti veido lakštai
Kieti išoriniai sluoksniai
Hibridiniai branduolių dizainai
Pagrindinės medžiagos įtaka
Geometrija yra labai svarbi, tačiau taip pat svarbus ir medžiagos elgesys.
Įprastos pagrindinės medžiagos yra:
Aliuminis
Termoplastiniai polimerai
Termoreaktingi kompozitai
Popierinės medžiagos{0}}
Termoplastinės šerdys:
Rodyti plastinę deformaciją
Sugerti energiją per plastikinį srautą
Atsispirti įtrūkimų plitimui
Aliuminio šerdys:
Pasiūlyti didelį pradinį standumą
Sugerkite energiją per lankstymą
Gali nukentėti nuo trapios elgsenos žemoje temperatūroje
Popieriniai šerdys{0}}:
Mažas atsparumas smūgiams
Greitas stiprumo praradimas, kai jis yra pažeistas arba šlapias
Medžiagos pasirinkimas apibrėžia, ar energijos sugertis yra elastinga, plastikinė ar trapi.
Smūgio žalos matomumas ir aptikimas
Vienas iš iššūkių, susijusių su korio plokštėmis, yra tai, kad smūgio pažeidimai gali būti paslėpti.
Maži įlenkimai ant paviršiaus gali reikšti reikšmingą vidinį šerdies sutraiškymą arba atsirišimą. Tai ypač svarbu su sauga{1}}atsižvelgiančiomis struktūromis.
Projektavimo ir priežiūros strategijos apima:
Veido lakštai, kuriuose matomi įlenkimai, kai atsiranda vidinių pažeidimų
Neardomieji tikrinimo metodai
Apibrėžtos žalos tolerancijos ribos
Atsparumas smūgiams apima ne tik išlikusį poveikį, bet ir galimybę aptikti žalą prieš pažeidžiant konstrukcijos funkciją.
Liekamoji jėga po smūgio
Tikrai smūgiams{0}}atspari plokštė išlaiko naudingą stiprumą po smūgio.
Pagrindinės priemonės apima:
Likęs lenkimo standumas
Likęs šlyties stiprumas
Galimybė nešti projektinius krovinius
Korių struktūros dažnai išlaiko didelę apkrovą po vietinių pažeidimų, nes:
Žala yra lokalizuota
Nepažeistos ląstelės ir toliau neša apkrovą
Laipsniškas žlugimas riboja įtrūkimų augimą
Projektavimo kriterijai vis dažniau nurodo ne tik smūgio energiją, kad išliktų, bet ir mažiausią liekamąjį stiprumą po smūgio.
Testavimas ir standartizavimas
Atsparumas smūgiams turi būti patikrintas atliekant bandymus.
Įprasti metodai apima:
Poveikio{0}}svoriui testai
Instrumentinis smūgio bandymas
Pakartotinis smūgio bandymas
Po{0}}smūgio mechaninis bandymas
Bandymai atliekami:
Skirtingos energijos
Skirtingos temperatūros
Skirtingi drėgmės lygiai
Kadangi smūgio elgsena priklauso nuo geometrijos ir medžiagos, bandymai dažnai yra taikomi{0}}konkrečiai, o ne bendri.
Taikymas-Pasiekiamas dizainas
Įvairios pramonės šakos skirtingai apibrėžia atsparumą smūgiams.
Transporto kėbuluose:
Atsparumas šakinio krautuvo ir padėklų smūgiams
Grindų standumo išlaikymas
Geležinkelyje ir viešajame transporte:
Atsparumas vandalizmui ir šiukšlėms
Keleivių saugumas susidūrimo scenarijuose
Jūrų struktūrose:
Atsparumas plaukiojančioms šiukšlėms
Prijungimo ir tvarkymo smūgiai
Moduliniuose pastatuose:
Tvarkymo ir montavimo pažeidimai
Ilgalaikis{0}}paslaugų poveikis
Korinio šerdies struktūros pritaikomos kiekvienam scenarijui, koreguojant geometriją, medžiagą ir veido ir šerdies dizainą.
Dizaino filosofija: kontroliuojama žala, o ne absoliuti prevencija
Šiuolaikinė smūgių inžinerija nesiekia „nepadaryti žalos“. Juo siekiama:
Kontroliuojama žala
Nuspėjami gedimo režimai
Išlaikyta struktūrinė funkcija
Lengvas patikrinimas ir remontas
Korių struktūros puikiai tinka šiai filosofijai, nes jų ląstelių prigimtis natūraliai lokalizuoja žalą.
Užuot pernešę smūgio energiją per visą struktūrą, jie paaukoja nedidelį regioną, kad apsaugotų visumą.
Atsparumas smūgiams kaip sistemos ypatybė
Korinio šerdies konstrukcijų atsparumas smūgiams nėra vienas medžiagos parametras. Tai sistemos savybė, atsirandanti iš:
Šerdies geometrija
Pagrindinis materialus elgesys
Veido lapo dizainas
Sąsajos našumas
Aplinkos sąlygos
Tik tada, kai šie elementai suprojektuoti kartu, korio struktūra gali užtikrinti patikimą smūgio efektyvumą.
Todėl profesionalioje inžinerinėje praktikoje atsparumas smūgiams traktuojamas ne kaip savybė, o kaip projektavimo strategija, integruota į visą daugiasluoksnių plokščių sistemą nuo geometrijos iki klijavimo iki priežiūros planavimo.
