नयाँ अप्टिमाइजेसन विधि हल्का कार्बन फाइबर कम्पोजिटहरू डिजाइन गर्न उपयोगी छ

कार्बन सबै जीवित चीजहरूको अस्तित्वको लागि आवश्यक छ, किनकि यसले सबै जैविक अणुहरूको आधार बनाउँछ, र जैविक अणुहरू सबै जीवित चीजहरूको आधार बनाउँछन्।यद्यपि यो आफैंमा धेरै प्रभावशाली छ, कार्बन फाइबरको विकासको साथ, यसले हालै एयरोस्पेस, सिभिल इन्जिनियरिङ र अन्य विषयहरूमा आश्चर्यजनक नयाँ अनुप्रयोगहरू फेला पारेको छ।कार्बन फाइबर बलियो, कडा र इस्पात भन्दा हल्का छ।तसर्थ, कार्बन फाइबरले उच्च प्रदर्शन उत्पादनहरू जस्तै विमान, रेसिङ कार र खेल उपकरणहरूमा इस्पात प्रतिस्थापन गरेको छ।

कार्बन फाइबरहरू सामान्यतया अन्य सामग्रीहरूसँग कम्पोजिटहरू बनाउनका लागि जोडिन्छन्।मिश्रित सामग्री मध्ये एक कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (CFRP) हो, जुन यसको तन्य शक्ति, कठोरता र वजन अनुपात उच्च शक्ति को लागी प्रसिद्ध छ।कार्बन फाइबर कम्पोजिटहरूको उच्च आवश्यकताहरूको कारण, अनुसन्धानकर्ताहरूले कार्बन फाइबर कम्पोजिटहरूको बल सुधार गर्न धेरै अध्ययनहरू गरेका छन्, जसमध्ये धेरै जसो "फाइबर ओरिएन्टेड डिजाइन" भनिने विशेष प्रविधिमा केन्द्रित छन्, जसले अभिमुखीकरण अनुकूलन गरेर बल सुधार गर्दछ। फाइबर।

टोकियो युनिभर्सिटी अफ साइन्सका अन्वेषकहरूले कार्बन फाइबर डिजाइन विधि अपनाएका छन् जसले फाइबरको अभिमुखीकरण र मोटाईलाई अनुकूलन गर्दछ, जसले फाइबर-प्रबलित प्लास्टिकको बल बढाउँछ र उत्पादन प्रक्रियामा हल्का प्लास्टिकहरू उत्पादन गर्दछ, हल्का हवाइजहाज र कारहरू बनाउन मद्दत गर्दछ।

यद्यपि, फाइबर निर्देशनको डिजाइन विधि कमजोरीहरू बिना छैन।फाइबर गाइड डिजाइनले मात्र दिशालाई अनुकूलन गर्छ र फाइबर मोटाईलाई स्थिर राख्छ, जसले CFRP को मेकानिकल गुणहरूको पूर्ण उपयोगमा बाधा पुर्‍याउँछ।टोकियो युनिभर्सिटी अफ साइन्स (टीयूएस) का डा रयोसुके मात्सुजाकी बताउँछन् कि उनको अनुसन्धान कम्पोजिट सामग्रीमा केन्द्रित छ।

यस सन्दर्भमा, डा. मात्सुजाकी र उनका सहकर्मी युटो मोरी र नाओया कुमेकावाले टुसमा नयाँ डिजाइन विधि प्रस्ताव गरे, जसले समग्र संरचनामा तिनीहरूको स्थिति अनुसार फाइबरहरूको अभिमुखीकरण र मोटाईलाई एकै साथ अनुकूलन गर्न सक्छ।यसले तिनीहरूलाई यसको बललाई असर नगरी CFRP को वजन कम गर्न अनुमति दिन्छ।तिनीहरूको नतिजा जर्नल कम्पोजिट संरचनामा प्रकाशित छन्।

तिनीहरूको दृष्टिकोणले तीन चरणहरू समावेश गर्दछ: तयारी, पुनरावृत्ति, र परिमार्जन।तयारी प्रक्रियामा, तहहरूको संख्या निर्धारण गर्न परिमित तत्व विधि (FEM) प्रयोग गरेर प्रारम्भिक विश्लेषण गरिन्छ, र रैखिक ल्यामिनेशन मोडेल र मोटाई परिवर्तन मोडेलको फाइबर गाइड डिजाइन मार्फत गुणात्मक वजन मूल्याङ्कन गरिन्छ।फाइबर अभिविन्यास पुनरावृत्ति विधि द्वारा प्रमुख तनाव को दिशा द्वारा निर्धारण गरिन्छ, र मोटाई अधिकतम तनाव सिद्धान्त द्वारा गणना गरिन्छ।अन्तमा, उत्पादनशीलताको लागि लेखा परिमार्जन गर्न प्रक्रिया परिमार्जन गर्नुहोस्, पहिले एक सन्दर्भ "आधार फाइबर बन्डल" क्षेत्र सिर्जना गर्नुहोस् जसलाई बढ्दो बल चाहिन्छ, र त्यसपछि व्यवस्था फाइबर बन्डलको अन्तिम दिशा र मोटाई निर्धारण गर्नुहोस्, तिनीहरूले प्याकेजको दुबै छेउमा प्रचार गर्छन्। सन्दर्भ।

एकै समयमा, अनुकूलित विधिले 5% भन्दा बढी वजन घटाउन सक्छ, र लोड स्थानान्तरण दक्षता एक्लै फाइबर अभिमुखीकरण प्रयोग भन्दा उच्च बनाउन सक्छ।

अन्वेषकहरू यी नतिजाहरूबाट उत्साहित छन् र भविष्यमा परम्परागत CFRP भागहरूको वजन कम गर्न तिनीहरूको विधिहरू प्रयोग गर्न तत्पर छन्।डा. मात्सुजाकीले भने कि हाम्रो डिजाइन दृष्टिकोणले हल्का हवाइजहाज र कारहरू बनाउनको लागि परम्परागत कम्पोजिट डिजाइनभन्दा बाहिर जान्छ, जसले ऊर्जा बचत गर्न र कार्बन डाइअक्साइड उत्सर्जन कम गर्न मद्दत गर्दछ।