Löögikindlus kärgstruktuuri südamikstruktuurides

Paljudes insenerirakendustes-transpordikere, raudteesõidukid, merekonstruktsioonid, kaitseümbrised ja moodulhooned-ei ole erandlik sündmus. See on kasutusea tavaline osa.

Mõju ilmneb:

Tõstukid ja teisaldusseadmed

Praht ja teeprits

Tööriistad ja hooldustööd

Juhuslikud kokkupõrked laadimise ajal

Vibratsioonist{0}}indutseeritud mikro-löögid

Löögikindluse tagamiseks tuleb seega käsitleda lööki kui valitsevat koormusjuhtumit, mitte kui haruldast õnnetust.

Nendes keskkondades kasutatakse üha enam kärgstruktuuri südamikustruktuure, kuna need ühendavad väikese kaalu kontrollitava energia neeldumisega. Nende mõju ei ole aga juhuslik. See on geomeetria, materjali käitumise, näo ja tuuma interaktsiooni ja liidese disaini tulemus.

Löögikindlust mõistetakse sageli valesti kui lihtsalt "ei purune löögi ajal". Konstruktsioonitehnikas defineeritakse seda täpsemalt kui konstruktsiooni võimet:

Neelavad kineetilise energia

Piirake kontaktjõudu

Kontrollige kahjustuste suurust ja levikut

Säilitage jääkkoormus{0}}kandevõime

Paneel, mis talub lööke, kuid kaotab suurema osa oma jäikusest, ei ole tõeliselt löögikindel. Tõhus löögikindlus tasakaalustab kahjustustaluvust-löögijärgse jõudlusega.

PP kärgstruktuuri mittekootud{0}}kangaga

Avage Cell PP kärgstruktuuri südamik

Kärgstruktuuri südamikud neelavad energiat peamiselt rakuseina progresseeruva deformatsiooni kaudu.

Kui see on mõjutatud:

Esileht kaldub lokaalselt kõrvale

Laadige ülekanded südamikusse

Rakuseinad painduvad, voldivad või muljuvad

Energia hajub plastilise deformatsiooni või kontrollitud murdumise kaudu

See järkjärguline kokkuvarisemisprotsess jaotab energiat aja ja vahemaa peale, vähendades tippjõudu.

Peamised energia{0}}neelamise mehhanismid on järgmised:

Rakuseinte elastne painutamine varases staadiumis

Plastikust paindumine suurema koormuse korral

Pigem progresseeruv purustamine kui järsk kokkuvarisemine

Võrreldes tahkete tuumadega tekitavad kärgstruktuurid ühe katastroofilise rikke asemel mitu mikro{0}}tõrkejuhtumit.

Südamiku geomeetria on löögikindluse peamine tegur.

Oluliste parameetrite hulka kuuluvad:

Lahtri kuju (kuusnurkne, ristkülikukujuline, tugevdatud)

Raku suurus

Seina paksus

Südamiku kõrgus

Väiksemad rakud pakuvad:

Rohkem koormusteid

Parem näotugi

Vähendatud kohalik taane

Suuremad lahtrid:

Neelake energiat pikema löögi ajal

Madalam tippjõud

Riskige suuremate kohalike kahjustuste piirkondadega

Seina paksuse reguleerimine:

Paindumiskindlus

Neeldunud energia raku kohta

Üleminek elastselt käitumiselt plastilisele käitumisele

Südamiku kõrgus mõjutab seda, kui suur deformatsioonikaugus on löögienergia neelamiseks saadaval.

Disainerid häälestavad geomeetriat nii, et see vastaks eeldatavale löögienergiale, mitte lihtsalt tugevuse maksimeerimiseks.

Näoleht on esimene kaitseliin.

Selle funktsioonide hulka kuuluvad:

Kohaliku kontaktjõu jaotamine

Läbitungimise vältimine

Algse läbipainde kuju juhtimine

Löögikäitumine sõltub tugevalt esipaneeli omadustest:

Kõrge jäikus jaotab koormuse rohkematele rakkudele

Kõrge sitkus takistab pragunemist

Piisav paksus hoiab ära lokaalse perforatsiooni

Liiga jäik esikülg võib südamikusse üle kanda suure tippjõu, põhjustades hapra südamiku rikke. Liiga pehme näoleht võimaldab liigset süvendit enne, kui energia jõuab tuumani.

Löögikindel{0}}konstruktsioon tasakaalustab pinna jäikuse ja südamiku deformeeritavuse.

Löögikindlus ei ole ainult südamiku või esipaneeli omadus. See sõltub sellest, kuidas nad suhtlevad.

Kriitilised aspektid hõlmavad järgmist:

Sideme tugevus näo ja südamiku vahel

Liidese võime kiirel laadimisel nihket üle kanda

Vastupidavus lahtiühendamisele dünaamilise pinge all

Kui liides ebaõnnestub varakult, ei saa tuum energia neeldumises tõhusalt osaleda. Seejärel käitub paneel tühimiku kohal õhukese plaadina, mis põhjustab suurt läbipainde ja madalat jääktugevust.

Seetõttu on liimi valik ja pinna ettevalmistamine{0}}kriitilised otsused.

Levinud mõjuga{0}}seotud rikkerežiimid on järgmised:

Näopleki pragunemine või perforatsioon

Kohalik südamiku purustamine

Südamiku nihke kokkuvarisemine

Näo-südamiku lahtiühendamine

Delaminatsioon komposiitpindade sees

Milline režiim domineerib, sõltub:

Löögienergia ja löökkatsekeha kuju

Südamiku geomeetria ja materjal

Näopleki jäikus ja sitkus

Liimimise kvaliteet

Tehnilise disaini eesmärk on edendada südamiku järkjärgulist purustamist, mitte rabeda näo murdumist või liidese riket.

Löögi käitumine erineb suuresti sõltuvalt kiirusest.

Väike{0}}kiiruse mõju(tööriistad, teisaldusseadmed, inimtegevus):

Suurem deformatsioon

Pikem kokkupuuteaeg

Rohkem südamiku purustamist ja näo painutamist

Suur{0}}kiiruse mõju(praht, kivid, mürsud):

Lühike kokkupuuteaeg

Suurem kohalik stress

Suurem näo sissetungimise või pragunemise oht

Kärgstruktuurid on eriti tõhusad madala{0}} kuni keskmise-kiirusega löögirežiimides, kus järkjärguline purustamine võib täielikult areneda.

Suure-kiirusega löögikindlus nõuab sageli:

Karastatud näolehed

Kõvad väliskihid

Hübriidsüdamiku kujundused

Geomeetria on kriitiline, kuid oluline on ka materiaalne käitumine.

Levinud põhimaterjalide hulka kuuluvad:

Alumiinium

Termoplastilised polümeerid

Termoreaktiivsed komposiidid

Paber{0}}põhised materjalid

Termoplastilised südamikud:

Näita plastilist deformatsiooni

Neelavad energiat plastivoolu kaudu

Vältida pragude levikut

Alumiiniumist südamikud:

Pakkuda suurt esialgset jäikust

Neelake energiat voltimise kaudu

Võib kannatada rabeda käitumise all madalatel temperatuuridel

Paberipõhised{0}}südamikud:

Madal löögitaluvus

Kiire tugevuse kaotus kahjustatud või märjana

Materjali valik määrab, kas energia neeldumine on elastne, plastiline või rabe.

Üks kärgpaneelide väljakutse on see, et löögikahjustused võivad olla varjatud.

Väikesed mõlgid pinnal võivad tähendada südamiku märkimisväärset muljumist või lahtiühendamist. See on eriti oluline ohutusega{1}}asjakohaste struktuuride puhul.

Disaini- ja hooldusstrateegiad hõlmavad järgmist:

Näoplekid, millel on sisemise kahjustuse korral nähtavad mõlgid

Mittepurustavad kontrollimeetodid

Määratletud kahjustuste taluvuse piirid

Löögikindlus ei hõlma mitte ainult löögi üleelamist, vaid ka kahjustuste tuvastamist enne konstruktsiooni funktsiooni kahjustamist.

Tõeliselt{0}}löögikindel paneel säilitab pärast lööki kasutatavat tugevust.

Peamised meetmed hõlmavad järgmist:

Järelejäänud painde jäikus

Ülejäänud nihketugevus

Võimalus kanda projekteeritud koormusi

Kärgstruktuurid säilitavad sageli pärast lokaalseid kahjustusi märkimisväärse kandevõime, kuna:

Kahju on lokaalne

Kahjustamata rakud kannavad jätkuvalt koormust

Progressiivne kokkuvarisemine piirab pragude kasvu

Projekteerimiskriteeriumid ei määra järjest enam mitte ainult löögienergiat, mis on vajalik ellujäämiseks, vaid ka minimaalset jääktugevust pärast kokkupõrget.

Löögikindlust tuleb kontrollida katsetega.

Levinud meetodid hõlmavad järgmist:

Kaalu langetamise{0}}mõju testid

Instrumenteeritud löögitestid

Korduv löögikatse

Pärast-löögi mehaanilist testimist

Testid tehakse aadressil:

Erinevad energiad

Erinevad temperatuurid

Erinevad niiskustasemed

Kuna löökkäitumine on geomeetria ja materjali suhtes tundlik, on testimine sageli rakendusespetsiifiline{0}}, mitte üldine.

Erinevad tööstusharud määratlevad löögikindluse erinevalt.

Transpordikeredes:

Vastupidavus kahveltõstuki ja kaubaaluste löökidele

Põranda jäikuse säilitamine

Raudtee- ja ühistranspordis:

Vastupidavus vandalismile ja prahile

Reisijate ohutus kokkupõrke stsenaariumide korral

Merestruktuurides:

Vastupidavus ujuvale prahile

Dokkimis- ja käsitsemislöögid

Moodulhoonetes:

Käsitsemis- ja paigalduskahjustused

Pikaajalised{0}}mõjud teenustele

Kärgstruktuuri südamikustruktuurid kohandatakse iga stsenaariumi jaoks, kohandades geomeetriat, materjali ja esiosa südamiku kujundust.

Kaasaegse löögitehnoloogia eesmärk ei ole kahjustuste puudumine. Selle eesmärk on:

Kontrollitud kahju

Prognoositavad rikkerežiimid

Säilitatud struktuurne funktsioon

Lihtne ülevaatus ja remont

Kärgstruktuurid sobivad selle filosoofiaga hästi, kuna nende rakuline olemus lokaliseerib loomulikult kahjustused.

Selle asemel, et kanda löögienergiat läbi kogu konstruktsiooni, ohverdavad nad väikese piirkonna terviku kaitsmiseks.

Löögikindlus kärgstruktuuri südamikstruktuurides ei ole üks materjali parameeter. See on süsteemi omadus, mis tuleneb:

Südamiku geomeetria

Põhiline materiaalne käitumine

Näolehe kujundus

Liidese jõudlus

Keskkonnatingimused

Ainult siis, kui need elemendid on koos projekteeritud, suudab kärgstruktuuriga struktuur tagada usaldusväärse löögijõudluse.

Professionaalses inseneripraktikas ei käsitleta löögikindlust seetõttu mitte tunnusena, vaid kogu sandwich-paneelide süsteemi sisseehitatud disainistrateegiana alates geomeetriast kuni sidumiseni kuni hoolduse planeerimiseni.