പുതിയ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ രീതി ഭാരം കുറഞ്ഞ കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ സഹായകമാണ്

എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളുടെയും നിലനിൽപ്പിന് കാർബൺ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്, കാരണം അത് എല്ലാ ജൈവ തന്മാത്രകളുടെയും അടിസ്ഥാനമായി മാറുന്നു, ജൈവ തന്മാത്രകൾ എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാനമാണ്.ഇത് തന്നെ വളരെ ശ്രദ്ധേയമാണെങ്കിലും, കാർബൺ ഫൈബർ വികസിപ്പിച്ചതോടെ, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, സിവിൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, മറ്റ് വിഷയങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഇത് അടുത്തിടെ ആശ്ചര്യപ്പെടുത്തുന്ന പുതിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ കണ്ടെത്തി.കാർബൺ ഫൈബർ സ്റ്റീലിനേക്കാൾ ശക്തവും കഠിനവും ഭാരം കുറഞ്ഞതുമാണ്.അതിനാൽ, എയർക്രാഫ്റ്റ്, റേസിംഗ് കാറുകൾ, സ്പോർട്സ് ഉപകരണങ്ങൾ തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ സ്റ്റീലിന് പകരം കാർബൺ ഫൈബർ മാറി.

കാർബൺ നാരുകൾ സാധാരണയായി മറ്റ് വസ്തുക്കളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് സംയുക്തങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു.സംയോജിത വസ്തുക്കളിൽ ഒന്ന് കാർബൺ ഫൈബർ റീഇൻഫോഴ്സ്ഡ് പ്ലാസ്റ്റിക്ക് (CFRP) ആണ്, അത് ടെൻസൈൽ ശക്തി, കാഠിന്യം, ഭാരത്തിന്റെ അനുപാതം എന്നിവയ്ക്ക് പേരുകേട്ടതാണ്.കാർബൺ ഫൈബർ കോമ്പോസിറ്റുകളുടെ ഉയർന്ന ആവശ്യകതകൾ കാരണം, കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങളുടെ ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഗവേഷകർ നിരവധി പഠനങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്, അവയിൽ മിക്കതും "ഫൈബർ ഓറിയന്റഡ് ഡിസൈൻ" എന്ന പ്രത്യേക സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് ഓറിയന്റേഷൻ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്തുകൊണ്ട് ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. നാരുകൾ.

ടോക്കിയോ സയൻസ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഗവേഷകർ ഒരു കാർബൺ ഫൈബർ ഡിസൈൻ രീതി സ്വീകരിച്ചു, അത് നാരിന്റെ ഓറിയന്റേഷനും കനവും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നു, അതുവഴി ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്സ്ഡ് പ്ലാസ്റ്റിക്കുകളുടെ ശക്തി വർധിപ്പിക്കുകയും നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ ഭാരം കുറഞ്ഞ പ്ലാസ്റ്റിക്കുകൾ നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഭാരം കുറഞ്ഞ വിമാനങ്ങളും കാറുകളും നിർമ്മിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ഫൈബർ മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശത്തിന്റെ ഡിസൈൻ രീതി പോരായ്മകളില്ലാത്തതല്ല.ഫൈബർ ഗൈഡ് ഡിസൈൻ ദിശ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും ഫൈബർ കനം സ്ഥിരമായി നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് CFRP-യുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ പൂർണ്ണമായ ഉപയോഗത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു.ടോക്കിയോ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് സയൻസിലെ (ടിയുഎസ്) ഡോ റൈയോസുകെ മാറ്റ്‌സുസാക്കി തന്റെ ഗവേഷണം സംയുക്ത വസ്തുക്കളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നുവെന്ന് വിശദീകരിക്കുന്നു.

ഈ സന്ദർഭത്തിൽ, ഡോ. മാറ്റ്‌സുസാക്കിയും അദ്ദേഹത്തിന്റെ സഹപ്രവർത്തകരായ യുട്ടോ മോറിയും നവോയ കുമേകവയും ഒരു പുതിയ ഡിസൈൻ രീതി നിർദ്ദേശിച്ചു, സംയോജിത ഘടനയിൽ അവയുടെ സ്ഥാനത്തിനനുസരിച്ച് നാരുകളുടെ ഓറിയന്റേഷനും കനവും ഒരേസമയം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും.സിഎഫ്ആർപിയുടെ ശക്തിയെ ബാധിക്കാതെ ഭാരം കുറയ്ക്കാൻ ഇത് അവരെ അനുവദിക്കുന്നു.അവരുടെ ഫലങ്ങൾ ജേണൽ സംയുക്ത ഘടനയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

അവരുടെ സമീപനം മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു: തയ്യാറാക്കൽ, ആവർത്തനം, പരിഷ്ക്കരണം.തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ, ലെയറുകളുടെ എണ്ണം നിർണ്ണയിക്കാൻ ഫിനിറ്റ് എലമെന്റ് രീതി (FEM) ഉപയോഗിച്ചാണ് പ്രാഥമിക വിശകലനം നടത്തുന്നത്, കൂടാതെ ലീനിയർ ലാമിനേഷൻ മോഡലിന്റെയും കനം മാറ്റ മോഡലിന്റെയും ഫൈബർ ഗൈഡ് ഡിസൈനിലൂടെ ഗുണപരമായ ഭാരം വിലയിരുത്തൽ നടത്തുന്നു.ഫൈബർ ഓറിയന്റേഷൻ ആവർത്തന രീതി ഉപയോഗിച്ച് പ്രധാന സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ ദിശയിൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ പരമാവധി സ്ട്രെസ് സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് കനം കണക്കാക്കുന്നു.അവസാനമായി, മാനുഫാക്ചറബിലിറ്റിയുടെ അക്കൗണ്ടിംഗ് പരിഷ്‌ക്കരിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രക്രിയ പരിഷ്‌ക്കരിക്കുക, ആദ്യം ഒരു റഫറൻസ് "ബേസ് ഫൈബർ ബണ്ടിൽ" സൃഷ്ടിക്കുക, അത് ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്, തുടർന്ന് ഫൈബർ ബണ്ടിലിന്റെ അന്തിമ ദിശയും കനവും നിർണ്ണയിക്കുക, അവർ പാക്കേജിന്റെ ഇരുവശത്തും പ്രചരിപ്പിക്കുന്നു. റഫറൻസ്.

അതേ സമയം, ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത രീതിക്ക് ഭാരം 5%-ൽ കൂടുതൽ കുറയ്ക്കാനും ഫൈബർ ഓറിയന്റേഷൻ മാത്രം ഉപയോഗിക്കുന്നതിനേക്കാൾ ലോഡ് ട്രാൻസ്ഫർ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും.

ഗവേഷകർ ഈ ഫലങ്ങളിൽ ആവേശഭരിതരാണ്, ഭാവിയിൽ പരമ്പരാഗത CFRP ഭാഗങ്ങളുടെ ഭാരം കുറയ്ക്കുന്നതിന് അവരുടെ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.ഞങ്ങളുടെ ഡിസൈൻ സമീപനം പരമ്പരാഗത സംയോജിത രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് അപ്പുറം ഭാരം കുറഞ്ഞ വിമാനങ്ങളും കാറുകളും നിർമ്മിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു, ഇത് ഊർജ്ജം ലാഭിക്കാനും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് പുറന്തള്ളൽ കുറയ്ക്കാനും സഹായിക്കുന്നുവെന്ന് ഡോ.