הבנה ומימוש הכלל שילובים ב Composite עיצוב חומרי

הכלל של תערובות הוא אחד העקרונות הבסיסיים והמתוושמים ביותר בעיצוב חומרי מורכב והנדסה.במדע חומרים, כלל כללי של תערובות הוא אמצעי משקל המשמש לחיזוי תכונות שונות של חומר מורכב.גישה מתמטית זו מאפשרת מהנדסים, מדענים חומריים, ומעצבים להעריך את התכונות מכניות, תרמיות וגופניות של חומרים מורכבים לפני השקעה ב prototyping יקר ובדיקה כיצד ליישם כראוי את זה - מודע לכל אחד חומרים מתקדמים לפיתוח רכב, מעבר למגבלות התפתחותיות, קריפטטיבי, חומרים הנדסיות, מעבר לכל אחד, חומרים מתקדמים, חומרים מתקדמים, חומרים הנדסיים, חומרים מתקדמים, חומרים מתקדמים, חומרים מתקדמים, חומרים הנדסיים, חומרים מתקדמים, מאשר פיתוח רכב, חומרים מתקדמים, חומרים מתקדמים, חומרים מתקדמים, חומרים מורכבים, חומרים הנדסיים, חומרים מורכבים, חומרים מתקדמים, חומרים מורכבים, חומרים מורכבים, חומרים מורכבים, חומרים הנדסיים, ובדיקה.

חומרים Composite מהפכה בהנדסה מודרנית על ידי המציע שילובי נכסים כי חומרים בודדים לא יכולים להשיג. סיבים פולימרים מורכבים מציע לא רק כוח גבוה יחס משקל, אלא גם מגלה תכונות יוצאות דופן כגון עמידות גבוהה; קשיחות; לחות רכוש; כוח גמיש; והתנגדות לקורוזיון, ללבוש, השפעה, אש.

מה זה כלל התערובת?

הכלל של תערובות הוא מודל מיקרו-מכני המספק שיטה פשוטה להעריך את המאפיינים הכלליים של חומר מורכב המבוסס על התכונות והפרופורציות של השלבים המרכיבים שלו.ההנחה הבסיסית בגישה זו היא כי המאפיינים של תרכובות הם תלויים בנפח של השלבים המרכיבים במכלול של המרכיבים במפרק.

הוא מספק תיאורטית העליונה ותחתית על נכסים כגון Modulus אלסטי, מוליכות תרמית, ו מוליכות חשמלית.יכולות חיזוי אלה הופכות את הכללת התערובת כלי יקר ערך במהלך שלב העיצוב הראשוני של חומרים מורכבים, ומאפשר למהנדסים להעריך במהירות שילובים חומריים שונים ללא בדיקה ניסיונית נרחבת.

הנחת היסוד העומדת בבסיס כלל התערובת היא שהחומר המורכב מתנהג כחומר הומוגני בקנה מידה המאקרוסקופי, למרות שהוא מורכב משלבים נפרדים ברמה המיקרוסקופית.כלל המיקסורות (Rom) הוא שיטה לחיזוי התכונות המכאניות החומריות המורכבות. גישה זו של ההומוגנית מפשטת אינטראקציות מיקרו-מבנה מורכבות לתוך ביטויים מתמטיים מורכבים שיכולים לעצב והחלטות חומריות.

פיתוח היסטורי וקרן תאורטית

כלל המיקסרים מורכב למעשה משני מודלים: ויגט, W. (1889) ו- Reusss, A. (1929) המודל הראשון הוא בדרך כלל יישומי לחשב את המודולולים האלסטיים על הכיוון הסיבים, בעוד השני משמש למושגים בכיוון ההפוך.שני מודלים בסיסיים אלה מייצגים תרחישי טעינה שונים ולספק את הגבולות התיאורטיים שבתוכו נכסים מורכבים בדרך כלל.

המודל הוויגט, הידוע גם כדגם העליון או המקביל, מניח שכל המרכיבים חווים זן שווה כאשר המסובייק טעון.כלל התערובת (מודל הוויגט) נגזר על ההנחה כי הזנים בשני המרכיבים שווים. תרחיש זה מתאים לטעון במקביל לסיבים ב סיבים, סיבים ומטמים ממתחרים יחד.

לעומת זאת, מודל Reusss, או מודל חוצות נמוך יותר, פועל תחת הנחה שונה.הכלל ההפוך של תערובת (מודל Reuss) נמצא אם הלחץ בשני המרכיבים הוא ההנחה שווה.מצב זה בדרך כלל מייצג טעינה הפוכה perpendicular סיבים אוריינטציה, שבו הלחץ מחולק באותה מידה על פני החלפת זנים אבל שונה על בסיס חומר קשיחות אינדיבידואלית.

מבחינה מכובדת, אלה יכולים מודל axial- ו transverse לטעון בחומר מורכב סיבים, הבנה אשר המודל חל על מצב טעינה נתון הוא חיוני עבור תחזית רכוש מדויקת ועיצוב בטוח של מבנים מורכבים.

סוגי כלל המיקסרים: פסגות ותחתיות

כללי בולט של ערבוב (Voigt Model)

הכלל העליון של תערובת מספק את ערכי הרכוש התיאורטיים המקסימליים לחומר מורכב.מודל Voigt חל על טעינה צירית ומשתמש בהנחות זן שוות, צופה את המודולולים העליונים.מודל זה מדויק ביותר כאשר לחזות תכונות בכיוון הארוך של סיבים חד-כיווניים של מרוכבים.

הנוסחה הכללית של הגבול העליון יכולה להתבטא:

(ב) ויקרא י"ד): "וְהִיאוּ הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא" (במדבר כ"ד, כ"ד)

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הכלל של תערובת הוא גישה משביעת רצון מאוד לחזות את התנהגות הנוקשות של החומר המורכב בכיוון הסיבים.עבור מודולו גמישים לטווח ארוך, משוואה זו בדרך כלל מספקת תחזיות עם רק 1-2% שגיאה בהשוואה לתוצאות ניסיוניות, מה שהופך אותו אמין מאוד עבור חישובים הנדסיים.

הפרשנות הפיזית של משוואה זו היא פשוטה: כאשר טעון במקביל לסיבים, שני המרכיבים חווים את אותו זן, ואת העומס הכולל משותף ביניהם באופן יחסי לאזורים חצי-שטח שלהם (אשר מתייחס לשברירי נפח שלהם) הנוקשות יותר (בדרך כלל הסיבים) נושאת נתח גדול יותר יחסית של העומס.

חוק התערובת התחתון (Reuss Model)

הכלל התחתון של תערובת מספק הערכות שמרניות של תכונות מורכבות, במיוחד רלוונטי לתנאי טעינה טרנסנדנדאליים.מודל Reuss חל על טעינה הפוכה ומשתמש בהשערת הלחץ שווה, החיזוי של המודולוס התחתון.מודל זה מניח כי הלחץ הוא אחיד על כל המרכיבים, בעוד זנים משתנים באופן הפוך עם הנוקשות של כל שלב.

הכלל המנוגד של התערובת מתבטא באופן מתמטי כמו:

(ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

או שווה ערך:

זה ידוע בשם הכלל ההפוך של ערבוב.הנוסה הזאת חשוב במיוחד לחיזוי מודלוסים טרנסנדאליים, מוליכות תרמית בכיוונים מסוימים, ו מוליכות חשמלית בחומרים מורכבים.

עם זאת, הכלל ההפוך של התערובת הוא בדרך כלל פחות מדויק מהכלל הישיר.עם זאת, הכלים האנליטיים לחיזוי ההתנהגות המנוגדים לכיוון הסיבים פשוט אינם פועלים היטב.הנכסים הסובכים של התרכובות רגישים יותר לגורמים כגון חלוקת סיבים, איכות החיבור בין-גזעית, ותכונות ממטריקס, אשר הכלל הפשוט אינו יכול לתפוס באופן מלא.

יישום חוק המיקסרים: שלב-בי-מתודולוגיה

שלב 1: זיהוי נכסים

הצעד הראשון ביישום כלל התערובת הוא לאסוף נתונים מדויקים על המאפיינים של כל חומר מצורף.עבור מרוכבים מחוסנים בסיבים, זה אומר להשיג ערכי רכוש עבור סיבים ממושכות וחומר המטריצה.

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) יחסו של [[המאה ה-1]] - [[1924]]
(ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) יעיל של התרחבות תרמית (α)FreaLT:1 - שינוי ממדי עם טמפרטורה

תכונות אלה זמינות בדרך כלל מספקי חומרים, מסדי נתונים שפורסמו, או בדיקות ניסיוניות.ההסכם בשלב זה הוא חיוני, שכן שגיאות בתכונות קלט יתמכו בכל חישובים הבאים.

שלב 2: חיסולים

החלקיק של נפח מייצג את מידת הנפח המורכב הכולל הנכבש על ידי כל אחד מהם.עבור שני-phase מורכב (fiber and matrix), את השברים נפח חייב לספק:

(ב) ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד:2 ויקרא יט:2

ניתן לקבוע שברים בנפח משברירי משקל אם הניתנות של הבוחרים ידועים, תוך שימוש במערכת היחסים:

(ב) ויקרא י"ד): "וְהִיא אִם עַל עַמְתָּבְתָּבְהַבְתָּבְהַהְיִדְתָּבְתָּבְתִּיִדְתָּבְתִּיִנָּבְתִּיִם" (ב"ד, ט"ד).

במקום בו (FLT:0)WirFLT:1 ;2 ;2 ;FLT 3: הוא שבריר משקל של סיבים. לחלופין, חלקיקי נפח ניתן למדוד ישירות באמצעות ניתוח מיקרוסקופי של סעיפים מורכבים או מחושב מפרמטרי תהליך הייצור.

שלב 3: בחירת מודל

בחירת בין הסעיף העליון (Voigt) לבין מודלים נמוכים יותר (Reuss) תלוי בכיוון הטעינה ונכס חזו. עבור נכסים ותיקיים מקבילים לנטימנט סיבים, להשתמש במודל העליון של הכפוף.עבור תכונות טרנסנדנדנדות לסיבים, השתמש במודל התחתון של הגבול.

שלב 4: חישוב נכסים

החל את הנוסחה המתאימה כדי לחשב את הנכס המורכב הרצוי.תודה לחוק של ערבוב, ניתן להשיג כל נכס מכני של החומר המורכב על ידי שימוש במשוואה הבאה: איפה Pf הוא רכוש של סיבים ו Pm הנכס של ממטריקס.

לדוגמה, כדי לחשב את המודולים האלסטיים של סיבים מורכבים עם 60% סיבים זכוכית (Ecioph:0) ;0) fcioFLT:1 = 70 GPa) ו 40% epoxy resin (EvolutionFLT:2mFOVALT 3: 3=3 GPa):

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חישוב זה מדגים כיצד סיבים של מודולוס גבוה שולטים הנוקשות המורכבת בכיוון הארוך, למרות שהם מייצגים רק 60% מהנפח.

שלב 5: אימות וסירוב

בכל פעם שניתן, השוו ערכים מחושבים עם נתונים ניסיוניים או מודלים אנליטיים מתוחכמים יותר.כלל התערובת מספק אישורים הזמנה ראשונה שיש לאמת, במיוחד עבור יישומים קריטיים.יעילות: צמצום הצורך בבדיקות ניסיוניות נרחבות על ידי מתן אישור ראשון.עם זאת, יעילות זו לא צריכה להחליף בדיקות אימות עבור יישומים קריטיים בטיחות.

חיזוי תכונות ספציפיות

« קונסטנטין Modulus

המודולו של הגמישות, או של יאנג, מייצג קשיחות חומרית והוא אחד המאפיינים הצפויים ביותר באמצעות כלל התערובת. כדי להשיג את המודולולים הצעירים של חומר מורכב בכיוון הארוך על ידי יישום כלל התערובת, יש צורך לדעת את נפח הסיבים ואת הגמישות של המרכיבים: זה גרם תוצאה טובה כאשר מקבל את השגיאה רק 1%.

עבור מודולים ארוכי טווח (Esual Modulus:0.103103FLT) 1, הנוסחה העליונה של ה-Evedd.

(ב) ויקרא י"א): "וְאַבְהִיתִיא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא

עבור מודולים טרנסנדאליים (EveFLT:0 ,2IRLT:1), הכלל המנוגד משמש:

(ב) ויקרא י"א): "וְהִיא אִם עַמְתָּבְהַבְתָּבְהַבְתָּבְהַבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתִּיִדְתָּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתּבְתּבְבְתּבְתּבְבְתּבְהַהַהַהַהַהַהַהַבְתּבְתּבְתּבְתּבְתּבְבְבְבְבְבְבְבְבְתּבְהַהַהַהַהַבְבְהַהַהַהַהַהַהַהַהַהַהַהַהַבְבְבְבְבְבְבְבְבְבְבְבְב

כפי שהוא נראה, המודולולים האלסטיים של המטריקס הוא זה השולט בערך של E2. זה בגלל טעינה הפוכה, שלב המטריקס התואם שולט בהתנהגות עיוות, יצירת אפקט "קישור חלש" המגביל את הנוקשות הכוללת.

הכחשת

הכחשת היא אחת התכונות הנחשקות ביותר באמצעות הכללת התערובת, כפי שהיא עוקבת אחר מערכת יחסים פשוטה של דחיסה בנפח ללא קשר לכיוון הטעינה:

(ב) ויקרא י"ד): "וְהִיאוּ הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא"בְנְתּבְתּבְתּבְתּבְמֶבְמֶבְתּבְמֶבְתִּדַבְבְמַרְתִּדַבְתּבְבְתִּדְתִּבְבְבְבְתּבְתִּבְבְבְבְבְבְבְבְבְבְבְהִנּבְבְבְבְהִנּבְבְבְהִנּבְתּבְבְבְבְּבְּבְבְבְהִנּבְּבְבְּבְּבְבְּבְּב

מערכת יחסים זו נכונה כי צפיפות היא נכס מדרגרי שאינו תלוי בתנאי אוריינטציה או טעינה. תחזיות צפיפות Accurate הן חיוניות עבור יישומים קריטיים משקל בתעשיות אווירוקל ומכוניות.

נכסים ארסיים

מוליכות תרמית ניתן לחזות באמצעות ניסוחים העליון והנמוכים יותר, בהתאם לכיוון של זרימת חום יחסית לנטייה סיבים.עבור זרימת חום במקביל סיבים, הגבול העליון חל:

(ב) ויקרא י"ד): "וְהִיאוּדְהִיתִיתִיתִיא" (ב) ;2=הִנְלֹאמַרְתָּבְתָּבְתָּבְתַבְתָּבְתָּבְתַבְתִּיִדְתּבְתּבְתּבְתִּים:

עבור זרימת חום לסיבים, הגבול התחתון מתאים יותר:

(ב) ויקרא י"ד): "[דרוש מקור]" (ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט"ד"ד:

המקדם של התרחבות תרמית (CTE) בכיוון הארוך דורש כלל שונה של תערובת הנותנותנות לאפקטים המגבילים של הסלקציה נוקשה יותר:

ניסוח זה במשקל מכיר בכך שההתרחבות התרמית הנוקשות יותר יעילה מאשר ממוצע פשוט של נפח מורכב יציע.

ה-Rioation של פומפסון

יחסו של פומפסון, המתאר את היחסים בין זנים אקסיליים ו transverse, ניתן להעריך באמצעות הכלל הפשוט של תערובת עבור יחסו של פומפסון:

(ב) ויקרא י"ד): "וְהִיא אִם עַמְתָּבְתָּבְהַבְתָּבְהַבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבָר" (בראשית כ"ד, כ"ד)

This property is less sensitive to microstructural details than elastic modulus, making the simple averaging approach reasonably accurate for most engineering applications.

כוח חזק נכסים

בעוד ששלטון התערובת יכול להיות מיושם על תכונות כוח, התחזיות הן בדרך כלל פחות מדויקות מאשר תכונות גמישות.כוח ארוך טווח של עשרות אלפיות יכול להיות מוערך כמו:

עם זאת, זה מניח כי שני המרכיבים נכשלים בו זמנית בזנים הכישלונ שלהם, אשר לעתים נדירות מתרחשת בפועל.בדרך כלל, הממטריקס נכשל ראשון, לאחר מכן הסיבים ממשיכים לשאת עומס עד שהם גם נכשלים.

צורות מתקדמות ומשתנה של חוק המיקסרים

שינוי יעילות

כדי לקבוע את האיכויות החומריות וריאציות בתוך המדיה המורכבת, הכלל המעודן של תערובות, המכילות פרמטרים שונים של יעילות, מוחל.גורמי יעילות אלה מהווים שיקול של תנאים לא-אידאליים כגון יישור סיבים לא מושלמים, סיבים לא שלמים רטובים, או אפקטים באורך סיבים בחיזוקים בלתי פוסקים.

הכלל המשתנה של התערובת משלב את גורמי היעילות ( ⁇ ) כדלקמן:

(ב) ויקרא י"ד): "וַיָּבְהִיתִיא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא

כאשר ⁇ tureFLT:0.00earFLT:1 מייצג את גורם יעילות הסיבים ו ⁇ ph:2LearFLT 3: מייצג את גורם יעילות אורך הסיבים. Note המייצג את הפרמטרים היעילות אשר מהווים את הגודל של ההשפעות תלויות על המאפיינים החומריים של CNTs. פרמטרים אלה ניתן לקבוע באופן ניסיוני או באמצעות מודלים מיקרומיים.

השפעות ריכוזיות

מבנים מורכבים אמיתיים רק לעתים נדירות יש סיבים מתאימים לחלוטין.הגורם להתפלגות הסיבים ( ⁇ FLT:0reaFLT:1) חשבונות עבור סידורי סיבים שונים:

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 0 ⁇ FLT 1=0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 0 ⁇ FLT 1= 3/8 למגמה אקראית במטוס (2D)
⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
⁇ ⁇ 0 ⁇ FLT 1= 0.0 עבור סיבים לטעינה

גורמים אלה משפיעים באופן דרמטי על נכסים חזו ועליהם לשקול בקפידה בהתבסס על תהליך הייצור ועל תנאי טעינה המיועדים.

המונחים: short Composites

עבור מסובבים ללא הפסקה או קצרים, גורם יעילות אורך הסיבים ( ⁇ FLT:0LalcioFLT:1) הופך חשוב.גורם זה מהווה את העובדה כי סיבים קצרים לא ניתן לטעון ביעילות כמו סיבים רצופים עקב הגבלת הלחץ בסיבים מסתיימת.הגורם היעילות אורך תלוי ביחס סיבים (אורך / מד) ויכול להיות מחושב באמצעות תורת ההאקרים:

(ב) ⁇ FLT 1:2=1 - טנחה (βL/2) / (βL/2)

כאשר β הוא פרמטר הקשור לתכונות סיבים וממטריקס, ו-L הוא אורך הסיבים. ככל שהאורך הסיבים גדל, ⁇ FLT:0LirFLT:1 מתקרב לאחדות, והמורכב מתנהג יותר כמו מערכת סיבים רציפה.

היתרונות של השימוש בכלל של ערבוב

הכלל של תערובת מציע כמה יתרונות משכנעים המסבירים את אימוץ הנרחב בעיצוב חומרים מורכב וניתוח.

פשטות וגישה

פשטות: מספקת שיטה פשוטה להעריך תכונות מורכבות.הנוסחאות המתמטיות קלות להבנה וליישם, הדורשות רק אלגברה בסיסית ונתוני רכוש חומריים זמינים בקלות. נגישות זו הופכת את הכלל של תערובת כלי חינוכי מעולה ומשאבים הנדסיים מעשיים.

עיצוב Flexibility

גמישות עיצוב: מסייע בהתאמת חומרים עם תכונות ספציפיות על ידי התאמת שברירי נפח של הבוחרים. מהנדסים יכולים לחקור במהירות את חלל העיצוב על ידי תוכן סיבים שונים, בחירת ממטריקס, או סוג סיבים כדי להשיג תכונות מטרה. יכולת parametric זו מאיצה את תהליך הבחירה החומרית ומאפשרת אופטימיזציה מחקרים.

הניסוח המוצג בעבודה זו מבוסס על כלל המיקסרים (Rom), אשר מקבל את הביצועים המורכבים באמצעות חומרים המרכיבים שלה.ה היתרון העיקרי של RoM לעומת ניסוחים אחרים הוא כי פעם התכונות של הסיבים והמריצה מוגדרים, התגובה המורכבת ניתן להשיג עבור כל השתתפות נפח סיבים או אוריינטציה סיבים.

עלויות וזמן יעילות

האופיויזציה של חומרים מורכבים היא יקרה ושעה-consuming.כלל התערובת מספק הערכות מהירות שיכולות להנחות תוכניות ניסיוניות, צמצום מספר דגימות הבדיקה הנדרשת.ההקרנה ראשונית של שילובים חומריים ניתן לבצע מבחינה אנליטית לפני ביצוע משאבים לייצור ובדיקה.

פיקוח פיזי

מעבר לתחזיות המספריות, שלטון התערובת מספק הבנה אינטואיטיבית של איך תכונות ושבריריות נפח משפיעות על התנהגות מורכבת. תובנה פיזית זו מסייעת למהנדסים לקבל החלטות מושכלות על בחירת חומרים ומשחקי מסחר עיצוב.

הגבלות ושיקולים

בעוד חזק ושימושי, לשלט של תערובת יש מגבלות חשובות שיש להבין כדי להימנע מטעימים ולהבטיח עיצובים בטוחים.

חידושים אידיאליים

יש לבצע את התחזיות כדי לפשט את השיטה ולקבל תוצאות טובות: הסיבים הם הומוגניים, איזוטרופיים, לינאריים ולא רציף חומרים מורכבים אמיתיים לעתים קרובות מפרים הנחות אלה. סיביים עשויים להיות וריאציות רכוש, הממטריקס עשוי להציג התנהגות לא ליניארית, ופגמים ייצור כגון רִיק או סיבים לא מופרעים יכולים להשפיע באופן משמעותי על תכונות בפועל.

ברור שכל זה לא קורה במציאות, אבל הפשטות האלה מאפשרות להפוך מודל על איך המיקרו-מכניקה של חומרים מורכבים עובדת.מהנדסים חייבים להכיר בכך ששלטון התערובת מייצג גבולות גבוהים או נמוכים יותר ולא ערכים מדויקים של רכוש.

גיאומטרי סימבולציה

ההנחה הרווחת בשני המודלים היא שמבנה מיקרו מורכב דומה לזה: אז אם מבנה המיקרו המורכב שלך הוא תמיד בדיוק כמו שני "בלוקים", אז הכלל של ערבוב הוא אופציה נהדרת בשבילך, ואתה אפילו לא צריך לטרוח לקרוא את שאר הפוסט הזה.

הכלל של תערובת מניח סידורים גיאומטריים פשוטים שאינם תופסים את המורכבות של חלוקת סיבים אמיתיים.אפילו סיבים רצופים, שתכונותיהם מוערכות לעתים קרובות באמצעות כלל של ערבוב, יש סוג שונה של מיקרו-מבנה.אבל זה לא רק על "המראה" הנחות גיאומטריות משפיעות על האופן שבו משתנים השדה המקומי מוערך.

תחזית נכסים הפוכה

עם זאת, הבעיה הגדולה יותר טמונה בחיזוי תכונות כיוון טרנסנדנדנד, כפי שאנו דנים להלן.בדגם השני, ההנחה הנוספת הפוכה: הלחצים על הסיבים וההשראה הם אותו הדבר, בעוד שהזנים הם כעת יחסית הפוך לכל אחד מהמודולולי של כל אחד מהמחליף.

זה חלקית כי הסיבים "יגן" חלקים של השרף מן הלחץ תוך גרימת אזורים אחרים resin להיות מתוח יתר, כפי שניתן לראות בתמונה להלן של דפוסים שוליים של חלוקת מתח מיקרו בקנה מידה.

ההנחה של חלוקת מתח אחידה בטעינה הפוכה מופרת על ידי ריכוזי הלחץ בפועל מתפתחים סביב סיבים, מה שמוביל לשגיאות חיזוי משמעותיות עבור נכסים טרנסנדאליים.

השפעות בין-גזעיות

הכלל של תערובת מניח חיבור מושלם בין סיבים למטריקס, ללא אזור בין-גזעי בעל תכונות נפרדות.למעשה, ממשק הסיבים-מטריקס הוא אזור קריטי שיכול להשפיע באופן משמעותי על התנהגות מורכבת, במיוחד עבור תכונות כמו כוח סובייקטיבי, כוח הירר ושבר. אינטרפיפיון, חיס, החלשה, או נוכחות של סוכנים מתפתל יכול לגרום לנכסים בפועל לחיזוי.

כישלון והרתעה נזק

במציאות, הנזקים יוזמים מוקדם יותר מאשר אחד היה לחזות באמצעות כלל של ערבוב.לכן, כלל העיצוב מבוסס Mixtures אינו כל כך בטוח יותר. תחזיות כוח הן בעייתיות במיוחד משום שמנגנוני כישלונות בתרכובות מורכבות, מעורבים בסיבים, סדקים מאטריקס, מטריקס סיבים מרעונים, ואינטראקציותיהם פשוטות לא יכולות ללכוד את הנזקים המתקדמים הללו.

התפתחות מערכת חומרית

יתר על כן, מאז שנות ה-60, שינינו מחומרים מורכבים, רגילים-קרירי, כגון בורון-פסי, כאשר מיקרומכניקה פותחה לחומרים קטנים, לא סדירים מורכבים כגון גרפיט-פסי ו-Kevlar-epoxy. לכן, פשוט איננו יכולים להתחיל לטעון כי הניתוחים שהשתמשנו בעבר עבור בורוני-פס, אשר היו טובים מאוד לגרף.

ככל שהחומרים המורכבים מתפתחים עם סוגים חדשים של סיבים, ננו-reinforcements, ואדריכלות מורכבת, הכדאיות של הכלל הקלאסי של תערובת הופכת להיות מוגבלת יותר ויותר.

מתי להשתמש בכלל של ערבוב

כלל של ערבוב הוא כנראה השיטה הידועה והנפוצה ביותר של תכונות מורכבות estimating.ה נוטריון בחוגים עיצוביים מורכבים היא גם הבעיה העיקרית שלה: כלל של ערבוב כבר בשימוש יתר על המידה ומיושם במקרים שאפילו לא להתקרב לכבד את המקורי, לפשט הנחות.אם אתה רוצה לסמוך על הניתוח שלך, חיוני לברר מתי זה בסדר, ו (יותר חשוב) לא להשתמש בסדר של כלל.

יישומים מתאימים

הכלל של התערובת הוא המתאים ביותר:

(FLT:0) עיצוב מוקדם ובחירת חומרים: 1)
(FLT:0) תכונות ארוכות-טווח של unidirectional ComplexsFLT:1 - אסטיסטומודולוס, צפיפות ונכסים תרמיים מקבילים סיבים
(ב) ,0) ,העברה של הוראת הוראת פשטות (ב)
(ב) ,0) ,התרס רכוש הכרוך ברכוש 1 (הדגשה על גבולות גבוהים ונמוכים יותר לנכסים הצפויים
(FLT:0)Quality ControlFLT:1 - בדיקות מהירות כדי לאמת כי מסובלים המיוצרים נופלים בטווחי נכסים צפויים

כאשר שיטות חלופיות נדרשות

יש לשקול גישות מתוחכמות יותר:

(ב) ,0) יישומים מבניים פולחניים מקיפים את ה- 1:1 – היכן שרווחי הבטיחות חייבים להיות נקבעים במדויק
(ב) ,0) ,[[1924]] ו[[1924]]]]]], [[1924]]]]
(ב) תחזיות הכשל והכישלון (FLT:1) - החלת מודלים של נזק מתקדם
(ב) ⁇ (ב"ג) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,Nano-reinforced Complexsherph:1 ; היכן שאפקטים בין-גזעיים שולטים
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כלל של ערבובים הוא לא השיטה היחידה להשיג את התכונות המכאניות של חומרים מורכבים.שיטות אחרות קיימות כגון שיטת Förster/Knappe, שיטת שניידר, שיטת Puck, שיטת Tsai. שיטות חלופיות אלה מספקות תחזיות מדויקות יותר עבור תרחישים ספציפיים, אך דורשות חישובים מורכבים יותר ופרמטרי קלט נוספים.

דוגמאות מעשיות ו Case Studies

דוגמה: Carbon Fiber-Epoxy Composite

שקול לתכנן סיבים פחמן-reinforced epoxy מורכב עבור יישום אווירוקל.הנכסים המרכיבים הם:

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
אפריקס ממטריקס: EveFLT:0 [mFLT]=3.5 GPa, ⁇ FLT:2mcioFLT 3=1.2 g/cm3
נפח סיבים ממוקדים: VIRFLT:0 ;0 ;0 ;0 ;0 ;0 ;0 ;0 ).

חישוב שיטות גמישות לטווח ארוך:

(ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חישוב צפיפות מורכבת:

(ב) ⁇ FLT:1 ;2 × 1.8 + 0.40 × 1.2= 1.08 + 0.48 = 1.56 גרם / m3uaFLT 3: 3LT 3

חישוב שיטות ספציפיות (יחס רגיש למשקל):

(ב) ויקרא י"א): "[2] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

זה Modulus ספציפי הוא גבוה משמעותית מאלומיניום (E / ⁇ 26 GPa CM3 /g) או פלדה (E / ⁇ 26 GPa £3 /g), המדגים את הפוטנציאל הגלום של סיבים פחמן מורכב יישומים מבניים.

דוגמה 2: Glass Fiber-Polyester Composite

לקבלת יישום ימי יעיל יותר, לשקול פוליסטר צהוב של סיבים זכוכית:

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
כרך ראשון: VFLT:0 ;0 ;0 ;5=0.45

שיטות לטווח ארוך:

(ב) ⁇ :0 ⁇ ⁇ 1 (ב) ,2=0.45 × 72 + 0.55 × 3.2= 32.4 + 1.76=34.16 GPaveFLT 3: 3.

שיטות שונות (שימוש במונחי כלל הפוך):

(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ויקרא י"א): "בְּהִיא נָא אִם נָא נָא נָא נָא נָא נָא נָתִי" (ב)

שימו לב לההבדל הדרמטי בין מודולולי ארוך ו transverse Moduli (ד' 16 לעומת 5.62 GPa), הממחיש את האופי האנסוטרופי ביותר של תרכובות חד-צדדיות.יש לשקול בקפידה בעיצוב מבני כדי להבטיח כי עומסים מבוצעים בעיקר בכיוון הסיבים.

דוגמה: מערכת ההפעלה ההיברידית

תרכובות היברידיות משלבות סוגים רבים של סיבים כדי לאזן נכסים ועלות.חשבו היברידית עם סיבים פחמן וזכוכית ב-epoxy:

ויקרא יא"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא כ"ד: ויקרא י"ד:2 ויקרא יט:
(ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד: ויקרא י"א: ויקרא י"ד:
⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הכלל של התערובת משתרע באופן טבעי על מערכות מרובות-קומנטליות:

(ב)0 (EveFLT:1 ;1FLT:2 × 0.30 + 0.30 × 72 + 0.40 × 3.5=69 + 21.6 + 1.4 = 92 GPaph3

גישה היברידית זו מספקת תכונות ביניים בין כל פחמן (עלויות גבוהות יותר, ביצועים גבוהים יותר) וכל משקפי (עלויות נמוכות יותר, ביצועים נמוכים יותר) מערכות המאפשרות אופטימיזציה לביצועים עלות.

יישומים בתעשיות

הנדסה אווירית

מגוון רחב של תכונות מגוונות הובילו חומרים מורכבים כדי למצוא יישומים מכני, בנייה, חלל, מכונית, ביו-רפואי, ימי, ותעשיות ייצור רבות אחרות. in aerospace, כלל התערובת מדריך עיצוב של רכיבים מבניים קלים שבו חיסכון במשקל מתורגם ישירות יעילות דלק וקיבולת עומס תשלום.A350 XW הוא 53% CFRP כולל דחפורים ורכיבי פתיחת, מעל 787 עבור נפח משקל ה-Fernb הוא 53% עבור מטוס ה-C.

מהנדסים משתמשים בשלטון של תערובות במהלך עיצוב ראשוני כדי לבחור שבריריות נפח סיבים מתאימים העומדות בדרישות נוקשות תוך צמצום משקל.היכולת להעריך במהירות שילובים חומריים שונים מאיצה את תהליך העיצוב עבור מבנים מורכבים של חלל אוויר.

תעשיית הרכב

מגזר הרכב מתאמץ יותר ויותר חומרים מורכבים כדי לעמוד בסטנדרטים של יעילות דלק ולהפחית את פליטות.כלל התערובת מסייע למהנדסי רכב לאזן את דרישות הביצועים עם מגבלות עלות, שכן סיבים פחמן עדיין יקרים עבור כלי רכב בשוק המוני.סיבים ותרכובות סיבים טבעיים, עם תכונות חזו באמצעות כלל התערובת, מציעים פתרונות כלכליים יותר עבור רכיבים לא-מבנה ומבנה למחצה.

תשתיות אזרחיות

מרקים פולימרים מאוישים בסיבים הם מהפכה בהנדסה אזרחית באמצעות יישומים בחיזוק הגשר, רטרופיפטינג סיסמי, ובניה חדשה.כלל התערובת מסייע בעיצוב של FRP מחזקים ברים ומערכות חיזוק מבניות.התנגדות קורוזית של FRP מורכב, בשילוב עם תכונות מכניות צפויות, הופכת אותם חלופות אטרקטיביות לחיזוק פלדה בסביבות אגרסיביות.

יישומים ביו-רפואיים

בשל המאפיינים של כוח ו ביו-זמינות של תרכובות מוחלשות סיבים, הם משמשים בתחום של רופאי שיניים ו אורתופדים. התקדמות טכנולוגית ניכרת כבר נצפו בעיצוב של פרוזציות ספורט נמוכות-לימוזינה. עבור שחזור של פגמים עצם craniof, חומרים מורכבים חדשים של סיבים חדשים מוחלפים להחליף את החומר המשמש להשתלתים מותאמים אישית.

הכלל של התערובת מאפשר מהנדסי ביו-רפואי לעצב תרכובות עם תכונות מכניות להתאים העצם האנושית, צמצום ההשפעות המגן על הלחץ בשתלים.היכולת להתאים תכונות באמצעות בחירת סיבים ותיקון חלקי נפח הוא בעל ערך מיוחד במכשירים רפואיים ספציפיים לחולה.

ספורט וכיף

מוצרי ספורט בעלי ביצועים גבוהים משתמשים בחומרים מורכבים שעוצבו עם כלל עקרונות תערובת. rackets טניס, מועדוני גולף, מסגרות אופניים, ומוטאות דיג כולם נהנים מהיכולת לייעל נוקשות, כוח ומשקל באמצעות בחירה זהירה של סיבים ושבריר נפח.כלל התערובת מספק יצרנים עם כלי עיצוב מהיר לפתח מוצרים עם תכונות ביצועים ספציפיות.

דרישות ימיות

התעשייה הימית הייתה אימוץ מוקדם של תרכובות סיבים-reinforceed, במיוחד מערכות סיבי זכוכית-פוחיות עבור סירות hulls ומבנים.כלל התערובת מסייע למעצבים ימיים לאזן דרישות מבניות עם הצורך בהתנגדות קורוזיה ותחזוקה נמוכה.היכולת לחזות תכונות של מסובכים חשופים לסביבות ימיות קשות חיונית להבטחת עמידות לטווח ארוך.

נושאים מתקדמים וכיוונים עתידיים

ננו-Reinforced Composites

הופעתה של חיזוקים בקנה מידה ננו כגון צינורות פחמן, גרפן וננו-clays מציגה אתגרים חדשים עבור הכלל של תערובת. at the nanoscale, אפקטים בין-גזעיים הופכים דומיננטיים, ואת היחס הגדול של שטח-לשטח-לכול של nano-reinforcements פירושו כי נפח פשוט averaging עשוי לא ללכוד התנהגות בפועל.

Multifunctional Composites

מורכבות מודרניים נועדו יותר ויותר עבור פונקציות מרובות מעבר לביצועים מבניים, כולל מוליכות חשמלית, ניהול תרמי, מגן אלקטרומגנטי, ויכולות רגישות.כלל התערובת ניתן להרחיב כדי לחזות כמה תכונות רב-תפקודיות אלה, אם כי לעתים קרובות תופעות משותפות דורשות גישות מתוחכמים יותר.

ייצור תוספת של Composites

ייצור אדקטיבית (AM) מציע רמה גבוהה של מורכבות גיאומטרית עבור ייצור של אובייקטים מותאמים לחלוטין כפי שהוא מנצל עיצוב ממוחשב-aided וגם מבטל את הדרישה של תבניות, אשר חוסך עלות וזמן של תהליך הייצור. AM הוא אחד הטכנולוגיות המובילות בייצור מורכב כמו שהוא מספק טווח רחב על מבחר של סיבים וכיוון סיבים.יש יש לו את היכולת להפוך את הרעיון הפוך לתוך המוצר במהירות, אשר הפך את הזמן אופטימיזציה עבור חומר האידיאלי, אשר הוא עשה עבור מחזור יחיד.

הדפסה תלת-ממדית של תרכובות מוחלשות בסיבים מציגה משתנים חדשים כגון נתיב הדפסה, אוריינטציה שכבתית ותוכן נטול שמשפיע על אמינות הכלל המסורתי של תערובת.מחקר מתמשך לפתח מודלים חיזויים משתנים אשר אחראים על המיקרו-מבנה הייחודי שנוצר על ידי תהליכי ייצור תוספים.

מיקרומכניקה

בעוד ששלטון התערובת מספק פשטות אנליטית, מיקרומכניקה חישובית באמצעות ניתוח אלמנט סופי מציעה תחזיות מדויקות יותר על ידי מודלים מפורשים של הסדרי סיבים ואזורים בין-גזעיים.גישות חישוביים אלה יכולות לאמת את הכלל של תחזיות תערובת וזיהוי מצבים שבהם מודלים פשוטים מתפרקים. השילוב של שיטות אנליטיות חישוביות מספק ערכת כלים רבת עוצמה לעיצוב מורכב.

בר קיימא ו-Bio- Based Composites

חששות סביבתיים הם פיתוח של תרכובות טבעיות באמצעות סיבים טבעיים ויונקים המבוססים על ביולוגית.כלל התערובת חל באותה מידה על חומרים בר קיימא אלה, אם כי סיבים טבעיים לעתים קרובות להציג יותר ניידות רכוש מאשר סיבים סינתטיים.הבנת כיצד ליישם את הכלל של תערובת סיבים טבעיים, חשבונאות עבור רגישות ופיזור נכסים, הוא אזור מחקר פעיל.

הפרקטיקה הטובה ביותר ליישום חוק המיקסרים

כדי למקסם את התועלת של כלל התערובת תוך הימנעות ממכשולים משותפים, מהנדסים צריכים לעקוב אחר שיטות העבודה הטובות ביותר:

1.הבנה הנחה חומרית

בדוק כי החומרים המרכיבים מתנהגים בהתאם לכלל הנחות התערובת.התנהגות לינארית, תכונות הומוגניות, וחיבור בין-גזעי טוב הם תנאים מוקדמים לתחזיות מדויקות.אם תנאים אלה אינם עונים, לשקול שימוש בצורות משתנות או שיטות חיזוי חלופיות.

2. השתמש בנתונים

הדיוק של התחזיות תלוי לחלוטין באיכות נתוני קלט.שימוש בגליונות נתונים יישומיים של היצרן, תוצאות בדיקה סטנדרטיות, או מדידות ישירות ולא ערכי חוברת ידנית גנריים במידת האפשר. לשים לב לתנאי הבחינה (זמן, קצב מתח) שעשויים להשפיע על תכונות דיווח.

3.הפעלת גורמי בטיחות נאותים

ההכרה כי הכללת התערובת מספקת הערכות תיאורטיות שעשויות לא לקחת בחשבון פגמים בייצור, השפלה סביבתית או ריכוזי מתח. החל גורמי בטיחות מתאימים המבוססים על הקריטיות של היישום ואת רמת אי הוודאות בתחזיות.

4.הופנה מהדף Experimental Data

בכל פעם שניתן, לאמת את הכלל של תחזיות התערובת עם מדידות ניסיוניות.האימות הזה משרת שתי מטרות: לאשר כי התחזיות הן סבירות עבור מערכת החומר הספציפית והקמת אמון בגישה האנליטית לעיצובים עתידיים.

5.חשבו על השפעות הייצור

תהליכי ייצור משפיעים באופן משמעותי על תכונות מורכבות בפועל באמצעות גורמים כגון יישור סיבים, תוכן ריק, תנאי ריפוי, ולחצים שאריות.חשב על השפעות אלה באמצעות גורמי יעילות או על ידי השוואת תחזיות לנכסים של חומרים המיוצרים באופן דומה.

6.הרשאות והמגבלות

ברור שכל הנחות שנעשו בעת יישום כלל התערובת, כולל כיוון טעינה, תנאי טמפרטורה וכל גורמי יעילות בשימוש.תיעוד זה מבטיח כי תחזיות הן כראוי , וכי מגבלות מפרשות מובנות על ידי כל בעלי העניין.

שיטות אנליטיות

בעוד ששלטון התערובת הוא יקר, יש לראות אותו ככלי אחד בתוך מסגרת אנליטית רחבה יותר.

Halpin-Tsai Equations

משוואות סמי-פיריות אלה מספקות תחזיות משופרות לנכסים טרנסנדאליים ו- Shear על ידי הצגת פרמטרים גאומטריים המהווים את צורת הסיבים ואריזות.הלפן-טסאי ניגש אל הפער בין כלל פשוט של תערובת ומודלים מספריים מורכבים.

תיאוריית הליטציה הקלאסית

עבור מסובכים מלוטשים עם אוריינטציה מרובות ply, תורת ההפלה הקלאסית בונה על כלל תחזיות של התאמות עבור ניגודים בודדים כדי לקבוע תכונות כלל-הזרע. גישה זו מהווה את ההשפעות ההפיכה בין plies עם אוריינטציה סיבים שונים.

המונחים: Finite Element Micromechanics

מודלים Computational המייצגים במפורש סיבים ושלבי ממטריקס יכולים ללכוד התפלגות מתח מורכבת, אפקטים בין-גזעיים, ומנגנוני נזק כי מודלים אנליטיים אינם יכולים. סימולציות מפורטות אלה משלימות את הכלל של תערובות על ידי מתן תנאים אימות וזיהוי שבו מודלים פשוטים אינם מספיקים.

אופי ניסיוני

שיטות בדיקה סטנדרטיות (ASTM, ISO) מספקות מדידה ישירה של תכונות מורכבות.בעוד שמחיר גבוה יותר וזמן מצטבר יותר מאשר תחזיות אנליטיות, נתונים ניסיוניים נותר תקן הזהב עבור יישומים קריטיים ומשמשים לאמת מודלים חיזויים בקנה מידה.

שיקולים כלכליים ואופטימיזציה של עיצוב

בשוק תחרותי אי פעם, עיצוב יתר הוא כל יום יותר אתר הנופש האחרון.למעשה, עם שולי חזק תחרות גוברת, כמויות קטנות של עיצוב יתר יכול להיות ההבדל בין זכייה או לאבד לקוח עבור התחרות. לפעמים, אפילו את האפשרות העסקית של שימוש מרוכבים בכל יכול להיות נפגע בגלל עיצוב יתר.

הכלל של תערובת ממלא תפקיד מכריע אופטימיזציה כלכלית של עיצובים מורכבים.על ידי מתן הערכה מהירה של שילובים חומרים שונים ושברירי נפח סיבים, מהנדסים יכולים לזהות פתרונות יעילים עלות עמידה בדרישות ביצועים ללא צורך overdesign.יכולת אופטימיזציה זה חשוב במיוחד בהתחשב בעלות גבוהה של סיבים מתקדמים כמו פחמן ו aramid.

ניתן לחקור באופן שיטתי את חוקי המסחר עלות ביצועים באמצעות הכלל של תערובות.לדוגמה, באופן חלקי החלפת סיבים פחמן יקרים עם סיבים נמוכים יותר זכוכית באזורים שאינם קריטיים יכול להפחית משמעותית את עלויות החומר תוך שמירה על ביצועים נאותים.כלל התערובת מסמיך את אותם הבורסות, המאפשר קבלת החלטות מושכלות.

איכות הסביבה והקיימות

עם זאת, צריכת כמות עצומה של חומרים פולימרים סינתטיים וסיבים ב FRP מורכב מהווה אתגר רציני למחזור וניהול פסולת.רוב החומרים FRP ביצועים גבוהים מבוססים על חומרים פולימרים תרמוסטטיים, שהם לא ניתן למחזור.

הכלל של תערובות יכול להנחות את הפיתוח של חומרים מורכבים יותר בר קיימא על ידי חיזוי תכונות של מערכות מבוססות ביולוגית ומחזוריות. כמו התעשייה נעה לעבר עקרונות כלכלה מעגלית, להבין כיצד סיבים ממוחזרים או מאפים המבוססים על ביולוגית משפיעים על תכונות מורכבות הופכת יותר ויותר חשובה.

הערכת מחזור חיים של חומרים מורכבים חייבת לשקול לא רק ייצור ושימוש שלבים, אלא גם מקצה החיים או מחזור.כלל התערובת מסייע לחזות תכונות של תרכובות שנעשו עם החלפת ממוחזרים, המאפשרים למעצבים להעריך אם חומרים ממוחזרים יכולים לעמוד בדרישות ביצועים עבור יישומים ספציפיים.

ערך חינוכי ולמידה משאבים

הכלל של התערובת משמש ככלי חינוכי מצוין עבור הצגת סטודנטים ומהנדסים לחומרים מורכבים.פשטות מתמטית שלה מאפשר להתמקד מושגים בסיסיים מבלי לאבד את ההתאמות המורכבות.הבנת כללי התערובת מספקת אינטואיציה לגבי האופן שבו הם מתנהגים ומדוע בחירות עיצוב מסוימות נעשות.

עבור אלה המבקשים להעמיק את ההבנה של חומרים מורכבים ואת הכלל של תערובת, משאבים רבים זמינים. קורסים באוניברסיטה חומרים מדע והנדסה מכנית בדרך כלל לכסות נושאים אלה בפירוט ארגונים מקצועיים כגון FLT:0Society לקידום חומרים ומעבד הנדסה (SAMPE)FLT:1 מציעים כנסים טכניים, פרסומים, ותוכניות הכשרה ממוקדת חומרים מורכבים.

משאבים מקוונים, כולל אתרי חינוך כמו FLT:0 (DoITPoMS מאוניברסיטת קיימברידג 'הבאה 1, לספק הדרכות אינטראקטיביות על מכניקה מורכבת ואת שלטון התערובת. משאבים אלה כוללים לעתים קרובות מחשביםונים וכלי הדמיה המסייעים לבנות אינטואיציה לגבי האופן שבו תכונות שונות ופרקי נפח משפיעים על התנהגות מורכבת.

ספרי טקסט המוקדשים לחומרים מורכבים מספקים כיסוי מקיף של כלל התערובת בהקשר הרחב יותר של מכניקה מורכבת.הפניות קלאסיות כוללות יצירות של דניאל ואישי, גיבסון ומליק, המציגות הן יסודות תיאורטיים והן יישומים מעשיים.

תקני תעשייה וקודי עיצוב

תקני תעשייה שונים וקודי עיצוב משלבים את הכלל של תערובות או התייחסות לעקרונות שלה. in aerospace, מפרטים צבאיים וסטנדרט נאס"א מספקים הדרכה על אפיון חומרים מורכבים ועיצוב.תעשיית הרכב פיתחה סטנדרטים באמצעות ארגונים כמו SAE International שמטפלים בבדיקות חומרים מורכבות וחיזוי נכסים.

יישומים הנדסיים אזרחיים של תרכובות נשלטים על ידי קודים כגון ACI 440 עבור חיזוק פולימרים רב עוצמה במבנים קונקרטיים.קודים אלה מזהים את החשיבות של הבנה תכונות משתנות ואת השילוב שלהם על פי עקרונות דומים לשלטון של תערובת.

עמידה בסטנדרטים הרלוונטיים מבטיחה כי עיצובים מורכבים עומדים בדרישות בטיחות וכי תכונות חומריות נקבעות באמצעות מתודולוגיות מקובלות. מהנדסים צריכים להכיר את עצמם עם סטנדרטים החלים עבור התעשייה והיישומים הספציפיים שלהם.

בקרת איכות ושיקולי ייצור

הכלל של התערובת מספק כלי בקרת איכות יקר במהלך ייצור מורכב.על ידי מדידה של נפח סיבים בחלקים מיוצרים והשוואה נכסים בפועל לשלוט תחזיות תערובת, יצרנים יכולים לאמת עקביות תהליך לזהות בעיות פוטנציאליות כגון אזורים עשירים או רזסין.

הפרמטרים של תהליך הייצור משפיעים באופן משמעותי על תוקף של כללי התחזיות של התערובת.גורמים כגון טמפרטורה ריפוי ולחץ, סיבים רטובים באיכות, והימנעות מתכנים בכל השפעה אם תכונות בפועל תואמות תחזיות תיאורטיות.הבנת השפעות הייצור האלה מסייעת למהנדסים לבסס ציפיות רכוש מציאותיות ותהליכי בקרה איכותיים מתאימים.

שיטות בדיקה לא הרסניות כגון בדיקת קולי יכול לזהות פגמים בייצור אשר יגרום סטייה מן הכלל של תחזיות תערובת.שלב תחזיות אנליטיות עם נתוני בדיקה מספק גישה מקיפה לאבטחת איכות בייצור מורכב.

מסקנה

הכלל של תערובת נשאר כלי בסיסי חיוני בעיצוב החומרי המורכב למרות הפשטות שלה ומגבלות הטבוע.כלל של ערבוב הוא שיטה של גישה להערכה משוערת של תכונות חומרים מורכבים, בהתבסס על ההנחה כי נכס מורכב הוא נפח במשקל הממוצע של השלבים (מטריקס ושלב מפוזר) תכונות.עקרון אלגנטי זה מאפשר מהנדסים לחזות במהירות תכונות מורכבות, בחירת חומרים, אופטימיזציה עבור עיצובים מגוונים של יישומים תעשייתיים ממבני שטח.

הבנה מתי וכיצד ליישם את כלל התערובת - וחשוב באותה מידה, הכרה במגבלות שלה - היא חיונית לתכנון מורכב מוצלח.הפתרון לבעיה זו אינו פשוט מעבר לשיטת אנליטית מתוחכמת יותר. שוב, התרכובות תמיד משתנות ואין אף אחד, או אפילו אוסף של, שיטות אנליטיות יעזרו לחזות את ההתנהגות הדינמית שלהם.

ככל שהחומרים המורכבים ממשיכים להתפתח עם חיזוקים חדשים, מזחלות ותהליכי ייצור, שלטון התערובת יישאר רלוונטי כגישה ראשונה להבנת התנהגות מורכבת.עם זאת, יש להשלים עם אימות ניסיוני, שיטות אנליטיות מתוחכמות יותר כאשר מתאים, והבנה מעמיקה של התופעות הפיזיות שמשולות ביצועים מורכבים.

הביצועים של חומרים מורכבים בעיקר תלוי אלמנטים וטכניקות הייצור שלהם.כלל התערובת מספק את הבסיס התיאורטי להבנת התלויות האלה, המאפשר למהנדסים לרתום את מלוא הפוטנציאל של חומרים מורכבים ביצירת מבנים קלים, חזקים ויעילים יותר בכל תחומי ההנדסה.

עבור מהנדסים ומדענים חומריים הפועלים עם מדפים, מאסטר של שלטון התערובת מייצג צעד ראשון חיוני במסע רחב יותר להבנת החומרים המורכבים והגוונים הללו. על ידי שילוב כלי אנליטי בסיסי זה עם אימות ניסיוני, מודלים חישוביים וניסיון מעשי, מעצבים יכולים לפתח בבטחה פתרונות מורכבים העומדים בדרישות הביצועיות התובעניות של יישומים הנדסיים מודרניים תוך ניהול עלויות, משקל, וקיימות.

העתיד של חומרים מורכבים הוא בהיר, עם חידושים מתמשכים של nano-reinforcements, מרכיבים המבוססים על ביולוגית, יכולות רב-תפקודיות, וטכניקות ייצור מתקדמות.לאורך התפתחויות אלה, שלטון התערובת ימשיך לשמש כאבן מגע - עיקרון פשוט אך עוצמתי המחבר תכונות חלופיות לביצועים מורכבים, המנחה את הדור הבא של החידושים החומריים.