Јаглеродот е од суштинско значење за опстанокот на сите живи суштества, бидејќи ја формира основата на сите органски молекули, а органските молекули ја формираат основата на сите живи суштества.Иако ова само по себе е доста импресивно, со развојот на јаглеродни влакна, неодамна најде изненадувачки нови примени во воздушната, градежништвото и другите дисциплини.Јаглеродните влакна се посилни, поцврсти и полесни од челикот.Затоа, јаглеродните влакна го замениле челикот во производи со високи перформанси како што се авиони, тркачки автомобили и спортска опрема.
Јаглеродните влакна обично се комбинираат со други материјали за да формираат композити.Еден од композитните материјали е пластиката засилена со јаглеродни влакна (CFRP), која е позната по својата цврстина на истегнување, вкочанетост и високиот сооднос на јачина и тежина.Поради високите барања на композитите од јаглеродни влакна, истражувачите спроведоа неколку студии за подобрување на јачината на композитите од јаглеродни влакна, од кои повеќето се фокусирани на посебна технологија наречена „дизајн ориентиран кон влакна“, која ја подобрува јачината со оптимизирање на ориентацијата на влакна.
Истражувачите од Универзитетот за наука во Токио усвоија метод на дизајнирање на јаглеродни влакна што ги оптимизира ориентацијата и дебелината на влакната, а со тоа ја подобрува јачината на пластиката засилена со влакна и произведува полесна пластика во производниот процес, помагајќи да се направат полесни авиони и автомобили.
Сепак, дизајнерскиот метод на насочување на влакна не е без недостатоци.Дизајнот на водилката со влакна само ја оптимизира насоката и ја одржува фиксирана дебелината на влакната, што го попречува целосното искористување на механичките својства на CFRP.Д-р Ријосуке Мацузаки од Универзитетот за наука во Токио (TUS) објаснува дека неговото истражување се фокусира на композитни материјали.
Во овој контекст, д-р Мацузаки и неговите колеги Yuto Mori и Naoya kumekawa in tus предложија нов метод на дизајнирање, кој може истовремено да ја оптимизира ориентацијата и дебелината на влакната според нивната позиција во композитната структура.Ова им овозможува да ја намалат тежината на CFRP без да влијае на неговата сила.Нивните резултати се објавени во списанието композитна структура.
Нивниот пристап се состои од три чекори: подготовка, повторување и модификација.Во процесот на подготовка, првичната анализа се врши со користење на методот на конечни елементи (FEM) за одредување на бројот на слоеви, а квалитативната проценка на тежината се реализира преку дизајнот на водилката со влакна на моделот на линеарна ламинација и моделот за промена на дебелината.Ориентацијата на влакната се определува со насоката на главното напрегање со итеративен метод, а дебелината се пресметува со теоријата на максимално напрегање.Конечно, изменете го процесот за да го измените сметководството за производност, прво креирајте референтна област „базен сноп на влакна“ која бара зголемена јачина, а потоа утврдете ја конечната насока и дебелината на аранжманскиот пакет влакна, тие го пропагираат пакетот на двете страни од референца.
Во исто време, оптимизираниот метод може да ја намали тежината за повеќе од 5%, и да ја направи ефикасноста на пренос на оптоварување поголема отколку само да се користи ориентација на влакна.
Истражувачите се возбудени од овие резултати и со нетрпение очекуваат да ги користат нивните методи за дополнително намалување на тежината на традиционалните делови од CFRP во иднина.Др.
Време на објавување: 22 јули 2021 година