Komposiittimateriaalien taivutus on rakenteellinen analyysi, jossa neutraali akseli edustaa poikkileikkauksen sisällä olevaa linjaa, jossa kuidut kokevat nollarasitusta taivutuksen aikana. Neutraalin akselin laskeminen auttaa ymmärtämään stressin jakautumista ja suunnittelemaan turvallisempia ja tehokkaampia komposiittirakenteita.

Neutraalin akselin ymmärtäminen

Neutraali akseli on sijainti poikkileikkauksen jossa taivutus jännitys on nolla. Isotrooppisissa materiaaleissa se usein vastaa centroid poikkileikkauksen. Kuitenkin, komposiittien, jotka koostuvat eri materiaaleista, neutraali akselin siirtymät riippuen materiaalin ominaisuuksista ja poikkileikkauksen geometria.

Vaiheet neutraalin akselin laskemiseksi

Laskelmassa määritetään sijainti, jossa tuloksena oleva aksiaalinen voima on nolla, kun komposiitti taivutetaan. Prosessiin kuuluvat tyypillisesti:

  • Määritetään kunkin komponentin materiaaliominaisuudet, mukaan lukien Youngin kimmokerroin ja poikkileikkauksen pinta-ala.
  • Lasketaan muunneltu osa erilaisten materiaalijäykkyyksien huomioon ottamiseksi.
  • Määritetään muunnetun osan keskipiste, joka vastaa neutraalin akselin sijaintia.

Neutraalin akselin sijainnin laskeminen

Neutraali akselin sijainti, yNA, löytyy muunnetun osion menetelmällä. Kaava sisältää kunkin materiaalikomponentin pisteiden yhteenlaskun viiteakselista:

]y[]NA] = (Σ A[]i[]]i[[[]] y[[]]]i[[[]]) / (Σ A[[]]i[[[]]]][[[[]]]]]

jossa

  • Ai = osan i poikkileikkauspinta-ala
  • Ei = Young's modulation of component i
  • yi = etäisyys vertailuakselista komponentin i keskustaan

Tässä laskelmassa esitetään neutraalin akselin sijainti suhteessa poikkileikkauksen vertailupisteeseen.