Tradicija VS. Inovacija: kaip anglies pluošto daugiakryptės medžiagos perkonstruoja konstrukcinius projektus?

Anglies pluošto daugiakryptės medžiagos yra plačiai naudojamos daugelyje sričių, tokių kaip aviacija ir kosmos, vėjo energija, automobilių gamyba, geležinkelių transportas, sporto reikmenys, statybų stiprinimas ir medicinos įranga, dėl jų mažo svorio, didelio stiprumo bei puikių daugiakrypčių mechaninių savybių, dažniausiai naudojamos gaminant lengvas, aukštos efektyvumo konstrukcines dalis, kad būtų padidinta ilgaamžiškumas ir efektyvumas pREKĖS , o tuo pat metu, kartu su technologijų vystymusi ir augančiomis aplinkosaugos reikalavimais, jos pROGRAMA taikymo sritis vis dar plečiasi.

Daugiakryptės medžiagos pagrindinė sąvoka

1.Anglies pluošto daugiavėjis reiškia struktūrą, kurioje anglies pluoštai yra išdėstyti sluoksniais keliais kryptimis arba ašinėmis kryptimis anglies pluošto kompozite. Ši struktūra leidžia pasiekti stiprumą ir standumą keliose kryptyse, taip pat gerinant visuotinį kompozitinės medžiagos našumą.

2.Anglies pluošto daugiavėji audiniai – tai audiniai, pagaminti iš anglies pluošto siūlų, megztų ilginėmis siūlomis per daugiakryptį kampą 0°/+45°/-45°/90°.

0/90°	±45°

Anglies pluošto daugiavėjis audinys naudoja daugiakryptę pluošto sluoksnio struktūrą 0°, ±45°, 90° ir pan., kuri tiksliai fiksuojama dėka ilginio mezgimo technologijos. Kiekvienas pluošto sluoksnis išdėstomas tam tikru kampu, sudarydamas biomimetinę struktūrą, panašią į biologinį skeletą. Šis unikalus dizainas leidžia medžiagai išlaikyti didelį stiprumą skirtingose apkrovos kryptyse, pašalinant tradicinių vienakrypčių audinių trūkumus, būdingus aiškiam anizotropumui.

Audinys VS. Daugiavėjis Audinys

【PLAIN】

(1) Per didelis stabilumas: Dėl trumpo atstumo tarp persikertančių taškų, „plain“ pynimo audiniai pasižymi dideliu stabilumu, dėl ko jie netinka naudoti sluoksniuose su sudėtingais profiliais, nes jie yra mažiau lankstūs nei kiti audiniai.

(2) Įtempimo koncentracija: Dėl per didelio lenkimo (kampas, kurį formuoja siūlai, supinti audime) vilkiklyje, grubus lenkimas sukuria įtempimo koncentraciją, kuri ilgainiui gali pažeisti detalę

【TWILL】

（1）Lankstumo ir stabilumo pusiausvyra: Twill audiniai nėra tokie geri kaip „plain“ audiniai, nors jie pasižymi gera lankstuma ir gali formuoti sudėtingus kontūrus.

（2）Stiprumo skirtumai: Twill audiniai yra silpnesni už „plain“ audinius, kas gali paveikti jų naudojimą kai kuriose programose, reikalaujančiose didelio temptinio stiprumo.

daugiašvilpė Audiniai

Skirtingai nei tradiciniai audiniai:

(1)Daugkartinės stabumas ir standumas: Tai yra didelis pagerėjimas paprastųjų audinių, kurie dėl pernelyg didelio stabilumo netinkami sudėtingoms laminuotoms detalėms.

(2)Mažesnis pluošto kreivumas: Warp triotai labai padidina kompozitų tarpšablinės kirtimo stiprumą, pažeidimų atspartumą, smūgio stiprumą ir suspaudimo savybes po smūgio, o tai labiau skatina pluošto stiprumą.

Daugiaščių audinių taikymo sritys

aerospacija:T f22 ir Boeing 787 „lieknėjimo“ kelionė

Lėktuvų sparnuose, konstrukciniuose rėmuose ir kituose komponentuose reikalingos tiek lengvos, tiek daugiakrypčių mechaninių savybių turinčios medžiagos, kad atlaikytų aerodinamines apkrovas ir daugiamačius įtempimus. Anglies pluošto daugiakryptės audiniai, racionaliai projektuojant pluošto išdėstymą, padaro konstrukciją stabilokesnę, padidina stiprumą ir standumą

Boeing 787 korpuso apvalkalas, ventiliatoriaus mentės ir kt. – angliakompozitiniai daugiakryptės krypties audiniai ženkliai sumažina svorį ir padidina ilgaamžiškumą. Tradiciniai anglies pluošto medžiagai neefektyviai atlaiko įtempius keliomis kryptimis, dėl ko gali lengvai atsirasti nuovargio įtrūkimai

【Geležinkelių transportas: CETROVO naujos kartos anglies pluošto metro traukiniai iš CSR Qingdao Sifang vagonų gamyklos】

Lengvesnis korpusas, energiją taupesnis veikimas. Anglies pluošto metro transporto priemonės korpuso svorio sumažinimas – 25 %, bėgių rėmo (daugiapakopis anglies pluoštas) svorio sumažinimas – 50 %, viso transporto priemonės svorio sumažinimas apie 11 %, eksploatacijos metu suvartojama 7 % mažiau energijos, kiekvienas traukinys per metus gali sumažinti anglies dioksido išmetimą apie 130 tonų, kas atitinka 101 akrą atžalynų.

Žemesnės gyvavimo ciklo eksploatacijos ir techninės priežiūros sąnaudos. Dėl anglies pluošto lengvojo konstrukcinio medžiagų naudojimo ir naujų technologijų taikymo, anglies pluošto metro traukinių ratų ir bėgių dilimas ženkliai sumažėja, taip pat ženkliai mažėja transporto priemonės ir bėgių techninės priežiūros apimtys, viso gyvavimo ciklo priežiūros sąnaudos sumažėja 22 %.

【Karinė pramonė: JAV naikintuvo F22-Raptor paslaptingas ginklas】

JAV naikintuvas F-22 „Raptor“ dėka įvairių anglies pluoštu sustiprintų kompozitinių medžiagų, įskaitant daugiavaišes anglimi pluošto ilginio mezgimo kompozitines medžiagas, pagrindinės sparnų, užpakalinės krypties pavaručių, horizontaliųjų uodegos plokštumų bei korpuso apvalkalo ir kitų dalių masės dalis siekia net 35 %, taip ženkliai sumažinant korpuso svorį, pagerinant manevringumą bei nuovargio ir korozijos atsparumą. Ženkliai sumažėjo korpuso svoris, pagerėjo manevringumas bei atsparumas nuovargiui ir korozijai.

【Civilinė sritis: Toli matanti medžiagų revoliucija】

Civilinėje srityje anglies pluošto daugiavalių audiniai yra plačiai naudojami daugelyje pramonės šakų, tokių kaip statyba, sveikatos priežiūra, transportas ir sporto įranga, o jų produktai giliai integruoti į kasdienį gyvenimą. Statybų srityje šis medžiaga dėl patogios montavimo technologijos ir patikimo poveikio buvo plačiai priimta esamų inžinerinių konstrukcijų remontui ir stiprinimui, kas ženkliai padidino jos taikymą statybos pramonėje. Medicinos srityje, vystantis medicinos technologijoms ir didėjant sveikatos sąmoningumui, toliau auga aukštos kokybės medicinos įrangos rinkos paklausa, o įrangos intensyvi veikla keliamus aukštus reikalavimus jos ilgaamžiškumui. Anglies pluošto medžiagos pasirodė turinčios puikią cheminę inertumą (atsparumas korozijai, rūgščių ir šarmų poveikiui) bei matmenų stabilumą, todėl jos yra idealus pasirinkimas medicinos prietaisų gamybai. Transporto priemonės naudojasi daugiavalių audinių lengvumo ir didelės stiprybės savybėmis (puikus atsparumas tempimui ir šlyčiai), kurios žymiai sumažina transporto priemonės savitąją masę ir energijos suvartojimą, tuo pačiu puikios mechaninės savybės efektyviai padidina transporto priemonės pasyvią saugą. Sporto prekių pramonėje anglies pluošto kompozitai atitinka vartotojų poreikius dėl aukštos našos įrangos ir užtikrina produkto kokybę bei ilgaamžiškumą dėl mažo svorio, aukšto slopinimo, puikios nuovargio atsparos ir žemo deformacijos lygio.

Ateities perspektyva

Tobulėjant kompozitinių medžiagų taikymo poreikiams, anglies pluošto daugiavėjinės klosčių tekstilė dėl galimybės tinkamai parinkti klojimo kampą, didelio konstravimo laisnumo ir puikių mechaninių savybių įgaus dar platesnę plėtotės erdvę įvairiose srityse. Ateityje, tobulėjant automatizuotai gamybos technologijai ir naujoms dervos sistemoms, daugiavėjinės medžiagos gamybos efektyvumas dar labiau padidės, sąnaudos toliau bus optimizuojamos, o tai skatins jų masinį naudojimą aukštosios technologijos srityse – vėjo turbinų mentėse, naujos kartos elektriniuose automobiliuose, aviacijoje ir kosmoso pramonėje. Tuo pačiu metu, daugiavėjinės klosčių puikios smūgio atsparumo ir nuovargio atsparumo savybės taip pat reikšmingai prisidės prie civilinių sričių – pastatų stiprinimo, sporto įrangos bei medicinos priemonių – plėtros, padedant populiarinti lengvas ir aukštos našumo produktas.