المواد المركبة هي المواد التي تتكون من اثنين أو أكثر من أنواع مختلفة من المكونات . قطع قصيرة من الألياف عززت المواد المركبة ( sfrc ) تستخدم على نطاق واسع في السيارات ، والبناء ، والفضاء وغيرها من المجالات ، لديها مزايا انخفاض تكلفة التصنيع ، وارتفاع قوة تأثير ، خفيفة الوزن ، وصلابة وقوة عالية . ومع ذلك ، فإنه لا يزال من الصعب التنبؤ الخواص الميكانيكية الألياف بسبب تعقيد التوجه ، عملية التصنيع ، المجهرية من المواد .

أجريت هذه الدراسة من قبل شركة تيرمو فيشر العلمية ، synopsys ، 3dmagination ، وايغيت التكنولوجيات ، ومعهد هندسة البوليمر ، جامعة نورث وسترن للتكنولوجيا التطبيقية في سويسرا . من خلال التصوير المقطعي المحوسب ، ثلاثي الأبعاد تحليل الصور ، واختبار الميكانيكية ، والنمذجة العددية ، فريق البحث بصورة منهجية تميز مجدد قصيرة من ألياف الكربون عززت مادة البولي أميد 11 ( rcf-pa11 ) المركبة ، واستكشاف إمكاناتها في التصنيع المستدام .

إعداد العينة

في هذه الورقة ، مجدد T700 ألياف الكربون و مادة البولي أميد 11 ( PA11 ) كانت تستخدم المواد المصفوفة .

t700 ألياف الكربون المذيبات التحلل ( solvolysis ) ، والألياف حجم التكيف ( ريسيزينج )

2 . مختلطة مع PA11 ( 15 في المائة من الوزن )

3 . بثق في سلك مع [ 3 د ] طباعة تشكيل

الشكل 1 : رسم تخطيطي من ألياف الكربون المعاد تدويره

تكنولوجيا الانصهار ( AFT ) 9T مختبرات المستخدمة في الطباعة ، والذي يجمع بين الطباعة المتتالية مع ارتفاع ضغط الانصهار لتحقيق هيكل مدمج وعالية الأداء مركب . من خلال التحكم في درجة الحرارة ، سرعة قذف و ارتفاع طبقة من فوهة ، ألياف الكربون يمكن أن تكون موزعة بالتساوي و لا ضرر .

بعد ذلك ، يتم تطبيق الحرارة والضغط في ختم يموت الانصهار العلاج للقضاء على interlaminar المسام ، وتحسين قوة الترابط بين الألياف مصفوفة واجهة .

الشكل 4 منحنى الإجهاد والانفعال

02.اختبار الخواص الميكانيكية

0 ° و 90 ° المنحى عينات تم إعدادها باستخدام الدين 527-1 القياسية .

تظهر النتائج :

• 0 ° الاتجاه العينات : صلابة عالية ، هش الكسر ، أساسا من الألياف ؛

• 90 ° الاتجاه العينات الأولية صلابة منخفضة ، غير الخطية ، تظهر خصائص البوليمر المهيمنة .

• الفرق بين عينات من نفس التوجه هو الحد الأدنى ، مما يدل على أن النتائج التجريبية جيدة التكرار .

03.ارتفاع القرار التصوير المقطعي

تم إجراء مسح CT مرتين بواسطة تقنية واي جيت فينيكس V|tome|x M300 النظام :

• عينة كاملة المسح : تحليل توزيع الألياف ( 7.3 ميكرومتر مكعب من فوكسل )

• المحلية عالية الدقة المسح الضوئي : التركيز على المنطقة الوسطى من العينة ( 2 ميكرومتر مكعب فوكسل )

الشكل 5 : حجم الصورة المقطعية و مقطع عرضي في 3D التعمير

الشكل 6 : حجم تقديم نتائج عالية الدقة المقطعية

تجزئة الصور والألياف تتبع

الاستفادة من العلوم الحرارية ™ Avizo ™ في هذه الورقة ، xfiber وحدة 3D برو البرمجيات المستخدمة في تقسيم البيانات المقطعية التعمير وتتبع الألياف خط الوسط . في هذه الخوارزمية ، واحد من الألياف المستخرجة من قالب مطابقة خط تتبع ، وطول ، والتوجه ، انحناء والانحناء حسبت . في نهاية المطاف ، أكثر من 18000 الألياف البيانات التي تم الحصول عليها ، والنتائج التي تم الحصول عليها في شكل موتر تم استخلاصه من ANSYS .

الشكل 7 : تقسيم الألياف المحلية توسيع الرسم البياني

الشكل 8 : توزيع الألياف التوجه في المنطقة

الشكل 9 : توجيه البيانات المستمدة من محاكاة موتر

من خلال صورة مجهرية CT ودقة تتبع الخوارزمية ، يمكن للباحثين تحديد اتجاه توزيع الألياف واجهة مميزة ، ووضع الأساس لمتابعة النمذجة الميكانيكية وكسر تحليل السلوك .