Szálerősítésű kompozitok Vázlat

Az előadások a következő témára: "Szálerősítésű kompozitok Vázlat"— Előadás másolata:

1 Szálerősítésű kompozitok Vázlat
Bevezetés Szálerősítésű kompozitok szerkezete végtelenszál erősítés vágott szálak Üregek Mikromechanikai deformációs folyamatok Tulajdonságok – merevség, szilárdság Tönkremenetel, tervezési szempontok maximális feszültség maximális deformáció maximális munka négyzetes kölcsönhatás

2 Szerkezet Végtelenszál – egyirányú kompozit réteg
A maximális szál-tartalom elvileg a szálak elrendezésé-től függ. Az elrendezés soha nem ideális. ~70 % a kompozit maximális száltartal-ma.

3 Szerkezet Végtelenszál – egyirányú kompozit réteg
A gyakorlatban a szálak elrendezése szabálytalan, ami egyenlőtlen feszültségeloszlást eredményez.

4 Szerkezet Végtelenszál – rétegelt kompozit
A gyakorlatban alkalmazott kompozit termékek több rétegből állnak. Egy tipikus kompozit: [(03/902/45/453)r/c3]s

5 Szerkezet Végtelenszál – rétegelt kompozit
Az aszimmetrikus kompozitokban csatolási feszültségek lépnek fel, a termék vetemedik.

6 Szerkezet Végtelenszál – egyirányú kompozit réteg
A szöveterősítés technológiailag egyszerűbb, de a szerkezet távolabb áll az ideálistól.

7 Szerkezet Rövidszál – szálhosszeloszlás
Általában fröccsöntéssel dolgozzák fel ezeket az anyagokat, a szálak tördelődnek, egy eloszlással jellemezhetők.

8 Szerkezet Rövidszál – szálorientáció eloszlás
Az orientáció különböző módszerekkel határozható meg, de mindegyik bonyolult és munkaigényes.

9 Üregek keletkezése jelentős szilárdságcsökkenéshez vezet.
Szerkezet Üregek Üregek keletkezése jelentős szilárdságcsökkenéshez vezet.

10 Mikromechanikai deformációk A mátrix repedezése
Keresztirányú igénybevétel a mátrix repedezéséhez vezethet, amit a tervezésnél figyelembe kell venni.

11 Mikromechanikai deformációk A mátrix deformációja és törése
Gyenge adhézió esetén a repedés a szálak felületén halad, a mátrix gyakran plasztikusan deformálódik (epoxi).

12 Mikromechanikai deformációk Kölcsönhatások
A törés módját a szál és a mátrix jellemzői, valamint a határfelületi adhézió határozzák meg.

13 Mikromechanikai deformációk Kölcsönhatások
erős adhézió gyenge adhézió A szál/mártrix adhézió erőssége a kulcsfontosságú a kompozit tulajdonságai szempontjából.

14 Mikromechanikai deformációk Száldeformáció és törés
A szálakhoz kapcsolódó tipikus tönkremeneteli folyamatok: törés, elcsúszás (szén), behajlás (kevlár).

15 Tulajdonságok Merevség
Modell A szállal párhuzamos jel-lemzőket a szál tulajdon-ságai határozzák meg. Az előrejelzés jó. Relaxáció nincs.

16 Tulajdonságok Merevség
Modell A szálra merőleges jel-lemzőket a mátrix tulaj-donságai határozzák meg. Az előrejelzés gyenge. A relaxáció jelentős. Halpin-Tsai egyenlet 12.4. egyenlet

17 Tulajdonságok Merevség
M = E, G, 23 A Halpin-Tsai modell a legelfogadottabb a rugalmas jellemzők leírására.

18 Tulajdonságok Szilárdság
Az orientációval párhuzamosan Az orientációra merőlegesen Az orientációra merőlegesen a szilárdság gyenge és csökken a szál mennyiségének növekedésével.

19 Tulajdonságok Feszültségek és deformációk – réteg
A Hooke törvényt használjuk, de az irányfüggés miatt a feszültség és deformáció tenzor bonyolult.

20 Tulajdonságok Szilárdság
Réteg Kompozit A kompozitban ébredő feszültségeket összegzéssel kapjuk.

21 Tervezés Feltételek – maximális feszültség
Irányfüggés Törési feszültség Egyszerű feltétel, csak korlátozottan érvényes.

22 Tervezés Feltételek – maximális feszültség
Terhelés iránya,  (fok) Szilárdság,  (MPa) egyenlet Feszültségkomponensek kölcsönhatása.

23 Tervezés Feltételek Maximális deformáció Maximális munka
Négyzetes kölcsönhatás A bonyolultabb kritériumok a feszültségkomponensek kölcsönhatását kívánják figyelembe venni.

24 Tervezés Tulajdonság térképek
45-os réteg (%) 0-os réteg (%) A térképek az optimális rétegszám és orientáció meghatározásában segítenek.

25 Alkalmazás Repülés: légterelők, vízszintes stabilizációs szekrény, farok rész, kormány, kabin-rész és vázszerkezet; helikopter rotorok, teljes helikopterek (BK 117); polgári repülők belső paneljei, teherszállítók belső borítása; fékek Ballisztika: rohamsisak, páncélozott gyalogsági járművek, harckocsi torony, golyóálló mellények, hadihajók külső felépítményei és páncélozása Űrhajózás: kilövőszerkezetek, motorházak, üzemanyagtartályok, rakétaorrok, műholdak, űrrepülő, űrállomás Sport: golfütők és labdák, kerékpár, teniszütő, sí, horgászbotok, íjak, kajakok és kenuk, vitorlás hajók, versenyautó Egyéb területek: szerszámkészítés (kompozitok), autóipar (SMC, meghajtó tengely), gyógyászat (csontpótlás), szerszámgépek, építőipar (gyalogos hidak, felüljárók), szállítás (tehervagonok, személyszállító kocsik), távközlés (radarernyők, parabola antennák) stb.