सर्व सजीवांच्या अस्तित्वासाठी कार्बन आवश्यक आहे, कारण तो सर्व सेंद्रिय रेणूंचा आधार बनतो आणि सेंद्रिय रेणू सर्व सजीवांचा आधार बनतात.कार्बन फायबरच्या विकासासह हे स्वतःच खूप प्रभावी असले तरी, अलीकडेच एरोस्पेस, सिव्हिल इंजिनीअरिंग आणि इतर विषयांमध्ये आश्चर्यकारक नवीन अनुप्रयोग आढळले आहेत.कार्बन फायबर स्टीलपेक्षा मजबूत, कडक आणि हलका आहे.त्यामुळे, विमान, रेसिंग कार आणि क्रीडा उपकरणे यासारख्या उच्च-कार्यक्षमतेच्या उत्पादनांमध्ये कार्बन फायबरने स्टीलची जागा घेतली आहे.
कार्बन तंतू सहसा इतर पदार्थांसोबत एकत्र करून कंपोझिट तयार करतात.संमिश्र सामग्रीपैकी एक म्हणजे कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक (CFRP), जे त्याच्या तन्य शक्ती, कडकपणा आणि उच्च शक्ती ते वजन गुणोत्तर यासाठी प्रसिद्ध आहे.कार्बन फायबर कंपोझिटच्या उच्च आवश्यकतांमुळे, संशोधकांनी कार्बन फायबर कंपोझिटची ताकद सुधारण्यासाठी अनेक अभ्यास केले आहेत, त्यापैकी बहुतेक "फायबर ओरिएंटेड डिझाइन" नावाच्या विशेष तंत्रज्ञानावर केंद्रित आहेत, जे अभिमुखता ऑप्टिमाइझ करून ताकद सुधारते. तंतू.
टोकियो युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्समधील संशोधकांनी कार्बन फायबर डिझाइन पद्धतीचा अवलंब केला आहे जी फायबरची अभिमुखता आणि जाडी अनुकूल करते, ज्यामुळे फायबर-प्रबलित प्लास्टिकची ताकद वाढते आणि उत्पादन प्रक्रियेत हलके प्लास्टिक तयार होते, हलकी विमाने आणि कार बनविण्यास मदत होते.
तथापि, फायबर मार्गदर्शनाची रचना पद्धत कमतरतांशिवाय नाही.फायबर मार्गदर्शक डिझाइन केवळ दिशा अनुकूल करते आणि फायबरची जाडी स्थिर ठेवते, जे CFRP च्या यांत्रिक गुणधर्मांच्या पूर्ण वापरात अडथळा आणते.टोकियो युनिव्हर्सिटी ऑफ सायन्स (TUS) चे डॉ र्योसुके मात्सुझाकी स्पष्ट करतात की त्यांचे संशोधन संमिश्र सामग्रीवर केंद्रित आहे.
या संदर्भात, डॉ. मात्सुझाकी आणि त्यांचे सहकारी युटो मोरी आणि नाओया कुमेकावा यांनी एक नवीन डिझाइन पद्धत प्रस्तावित केली, जी एकाच वेळी संमिश्र संरचनेतील त्यांच्या स्थितीनुसार तंतूंचे अभिमुखता आणि जाडी अनुकूल करू शकते.हे त्यांना CFRP ची ताकद प्रभावित न करता त्याचे वजन कमी करण्यास अनुमती देते.त्यांचे परिणाम जर्नल कंपोझिट स्ट्रक्चरमध्ये प्रकाशित केले आहेत.
त्यांच्या दृष्टिकोनामध्ये तीन चरणांचा समावेश आहे: तयारी, पुनरावृत्ती आणि बदल.तयारी प्रक्रियेत, स्तरांची संख्या निश्चित करण्यासाठी मर्यादित घटक पद्धत (FEM) वापरून प्रारंभिक विश्लेषण केले जाते आणि रेखीय लॅमिनेशन मॉडेल आणि जाडी बदल मॉडेलच्या फायबर मार्गदर्शक डिझाइनद्वारे गुणात्मक वजन मूल्यमापन केले जाते.फायबर अभिमुखता पुनरावृत्ती पद्धतीद्वारे मुख्य तणावाच्या दिशेने निर्धारित केली जाते आणि जास्तीत जास्त ताण सिद्धांताद्वारे जाडीची गणना केली जाते.शेवटी, उत्पादनक्षमतेसाठी लेखांकन सुधारण्यासाठी प्रक्रियेत बदल करा, प्रथम एक संदर्भ "बेस फायबर बंडल" क्षेत्र तयार करा ज्यासाठी वाढीव ताकद आवश्यक आहे, आणि नंतर व्यवस्था फायबर बंडलची अंतिम दिशा आणि जाडी निश्चित करा, ते पॅकेजच्या दोन्ही बाजूंनी प्रचार करतात. संदर्भ.
त्याच वेळी, ऑप्टिमाइझ केलेली पद्धत वजन 5% पेक्षा जास्त कमी करू शकते आणि केवळ फायबर ओरिएंटेशन वापरण्यापेक्षा लोड हस्तांतरण कार्यक्षमता जास्त बनवू शकते.
संशोधक या परिणामांमुळे उत्साहित आहेत आणि भविष्यात पारंपारिक CFRP भागांचे वजन कमी करण्यासाठी त्यांच्या पद्धती वापरण्यास उत्सुक आहेत.डॉ. मात्सुझाकी म्हणाले की, आमचा डिझाइनचा दृष्टीकोन पारंपारिक संमिश्र डिझाइनच्या पलीकडे जाऊन हलकी विमाने आणि कार बनवतो, ज्यामुळे ऊर्जा वाचवता येते आणि कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जन कमी होते.
पोस्ट वेळ: जुलै-२२-२०२१