열가소성 복합재의 수지 부분의 비탄성 스포츠 토토 배당률 보기을 고려한 스포츠 토토 배당률 보기 수명 예측 | 기술 개발 및 혁신

AGC 연구 보고서 74 (2024)

1성능 화학 물질

열가소성 복합 재료의 비탄성 변형을 고려한 피로 수명 예측

수지 성분의 비탄성 변형을 고려한 열가소성 수지 복합재의 피로 수명 예측

Akita yukihito*・ 요시카와 노부히로 **
Yukihito Akita 및 Nobuhiro Yoshikawa

*AGC Corporation Advanced Infrastructure Research Institute (yukihitoakita@agccom)
** 도쿄 대학 산업 기술 연구소 (nobyoshi@iisu-tokyoacjp)

5 세대 모바일 통신 시스템 (5G)의 인쇄 회로 보드에서, 낮은 유전 손실을 예상하여 PTFE와 같은 열가소성 수지로 만든 복합 재료를 기본 재료로 사용하려는 시도가 이루어지고있다 장기 신뢰성을 보장하는 피로 강도 설계는 열가소성 복합 재료를 강도 구성원에게 적용하는 데 필수적입니다 그러나, 열가소성 복합 재료의 기본 재료로 사용되는 열가소성 수지는 상당한 성형 변형을 나타내므로 피로 수명을 예측하기가 어렵다 이 연구에서, 본 발명자들은 기본 물질로서 열가소성 수지 폴리 아미드 6 (PA6)로 만든 일원 열가소성 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRTP) 시편에 대한 계면 성 플라스틱 변형 에너지 (IPSE)를 기반으로 한 피로 수명 예측의 효과를 확인했다 CFRTP 내부의 PA6은 높은 정수압을 겪기 때문에 드루커-프라이 거 산출 조건이 적용되었다 우리는 2 스케일 분석을 통해 CFRTP 시편의 매크로스를 정확하게 예측하고 마이크로 스케일에서 로컬 기계 필드에서 IPSE를 계산하는 방법을 제안했습니다 일축 인장 시험에서 얻은 내부 마찰 각도 및 단축 압축 시험을 적용하여 CFRTP 내부의 PA6의 플라스틱 변형 에너지를 계산 하였다 그런 다음 피로 테스트에 의해 얻은 응력-차단주기 수 다이어그램은 플라스틱 변형 에너지 Δ1기술 개발 및_{15회사 정보}-자료 사이클 번호 다이어그램은 파열 사이클 번호 다이어그램으로 변환되었으며, CFRTP 내부 PA6 단독 및 PA6의 피로 다이어그램을 비교했습니다 피로 차트는 잘 일치하며 CFRTP의 피로 수명은 PA6 단독의 피로 테스트 결과에서 IPSE 평가 방법을 적용하여 높은 정확도로 예측할 수 있음을 보여주었습니다

1가치 창출 네이버 이 스포츠 토토 배당률 보기 | 기술 개발 및 혁신 | AGC

1 소개

5 세대 모바일 통신 시스템 (5G)의 인쇄 회로 보드에서, 낮은 유전체 손실을 예상하여 기본 재료로서 PTFE와 같은 열가소성 수지로 만든 복합 재료로 시도되고있다 열가소성 복합 재료를 강도 구성원에게 적용하는 데 장기 신뢰성을 보장하기위한 피로 강도 설계^{1기술 개발 시스템}6 나일론 (폴리 아미드 6 : PA6)은 열가소성 복합재의 기본 물질로 자주 사용됩니다^{15가치 창출의 역사}폴리 에테르 에테르 케톤 : 엿보기^{1전자 장치 | 기술}와 관련하여, 수지의 피로 수명에 대한 연구가 수행되었지만, 기본 재료로 사용하는 열가소성 복합 재료의 피로 수명에 대한 연구는 드물다^{1AGC Yokohama 기술 센터}, 피로 메커니즘과 관련하여 알려지지 않은 많은 사람들이 있습니다

열가소성 복합 테스트 시편을 사용한 피로 테스트 결과를 사용하여 공칭 응력 및 공칭 균주에 중점을두고 응력 스트레인 (16창립의 정신-16창립의 정신) 곡선을 그리려고 할 때 수지 함량, 보강재의 방향 및 라미네이트 구조가 다르면 완전히 다릅니다16창립의 정신-1지속 가능성관계에 따라 각 시편 사양에 대해 철저한 피로 테스트를 수행하는 것은 현실적이지 않습니다 이러한 상황을 극복하기 위해 수지와 보강재의 강도 모델을 명확하게 구별하고 마이크로 스케일 고려 사항으로부터 일반적인 피로 수명을 예측하려는 시도가 이루어졌습니다 Plumtree et al^{17회사 정보}Smith Watson Topper의 개발 및 응용 피로 손상 매개 변수 Petermann et al^{1지구 환경 보호 및 자원을 활용}변형 에너지 밀도가 적용되었습니다 Varvani-Farahani et al^{1건강한 삶을 살 수있는 오래 지속되는 사회를 실현하십시오}에너지 기반 피로 손상 매개 변수 이러한 기술은 연속체 모델을 기반으로하며 피로 수명 예측 매개 변수로부터 예측 된 피로 테스트 결과는 실험 결과를 올바르게 예측하는 데 사용될 수 있으므로 3 번의 정확한 측면에서 정확합니다 이 연구는 또한 강화 재료와 수지를 나누는 동일한 방법론을 사용하고, 강화 재료가 규칙적으로 배열되는 결정적인 마이크로 모드를 사용하여 피로 수명 예측 매개 변수와 피로 수명 사이의 상관 관계를 보여줍니다

저자 중 하나는 Microscale Analysis를 통해 얻은 INS를 사용하여 피로 수명을 예측하기위한 일반 목적 방법을 제안합니다^{1상단 메시지 | 스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 추천 가능성 | AGC}INS는 Hojo et al^{1지속 가능성 프로모션 시스템}에 의해 제안 된 매개 변수 탄소 섬유 사이의 수지 부분에 작용하는 2 개의 탄소 섬유를 분리하는 정상 응력이며, 현장 SEM 관측에 의해 측정 된 가로 균열 강도를 지배하는 것으로 나타났습니다 INS에 기초한 피로 수명 예측 방법은 스트레스 기준이기 때문에, 이는 열 세팅 CFRP의 고 사이클 피로 영역에 효과적이며, 여기서 마이크로 스케일의 수지 거동은 탄성 재료에 가깝고, 심지어 낮은 하중에서도 마이크로 스케일에서 관찰 할 때 수지에서 상당한 플라스틱 변형을 유발하는 열가소성 복합 재료 시험 조각입니다^{1사이트 보고서}에 적용하기가 어렵다고 생각됩니다

따라서,이 연구에서, 플라스틱 변형 에너지 기준은 계면 성 플라스틱 변형 에너지 : IPSE를 사용하여 기본 재료로서 열가소성 수지 PA6을 사용하여 일원 CFRTP (탄소 섬유 강화 열가소성) 시편의 INS를 대체하도록 설정되었다 IPSE는 가장 짧은 거리에서 인접한 탄소 섬유를 연결하는 선의 중간 점에서 선에 수직 인 평면에 대한 수직 플라스틱 변형 에너지 및 전단 플라스틱 변형 에너지의 합으로 정의됩니다 성형 될 때, CFRTP 내부의 PA6의 구형 구조는 섬유 방향으로 평평 해져서 피로 강도의 이방성이 나타납니다 따라서 금속 재료와 같은 동등한 플라스틱 변형 에너지를 적용하기보다는 방향을 지정하여 플라스틱 변형 에너지를 얻는 것이 합리적으로 간주되었습니다

CFRTP 시편 내부의 PA6의 마이크로 스케일 기계 필드는 탄소 섬유의 강한 제약으로 인해 높은 평균 정상 응력 (정수압)을 겪습니다 중합체 재료의 탄성 플라스틱 구성 법칙은 정수압으로 인해 변화하는 것으로 알려져 있습니다^{1AGC 그룹 행동 강령/규정 준수 핫라인}이런 이유로 Drucker-Prager 항복 조건이 적용되었습니다 Drucker-Prager 매개 변수의 내부 마찰 각도는 일축 인장 시험 및 일축 압축 시험으로부터의 항복 응력을 결정함으로써 계산되었다 목표는 제안 된 IPSE 평가 방법을 사용하여 CFRTP의 피로 수명을 예측하는 효과를 입증하기 위해 얻은 내부 마찰 각도를 적용하는 것입니다 단축 하중이 그라디언트 섬유 지향 CFRTP 테스트 시편에 적용될 때, 평면 내 커플 링 효과는 복잡한 응력 분포를 나타낸다 따라서이 연구에서는 마이크로 스케일 및 거시적 모델이 결합 된 2 스케일 분석을 적용하고 시편에 작용하는 응력을 정확하게 예측했습니다

2 축외 부하 하의 CFRTP의 피로 테스트

21 피로 테스트 방법

CFRTP 평면 테스트 조각의 모양그림 1에 표시됩니다 시편은 ASTM D3039를 준수하고, 피로 테스터의 그립에서 파손되는 것을 방지하기 위해 알루미늄 탭을 결합시켰다 하중 방향과 관련하여 섬유 방향이 90 °, 60 ° 및 30 °가되도록 3 가지 유형의 단방향 강화 시험 시편을 사용했습니다 일원 강화 Prepreg의 14 층을 115 MPa의 압력으로 고정 된 뜨거운 프레스와 10 분 동안 250 ° C의 온도로 핫 프레스에 의해 적층되고 성형 하였다 탄소 섬유는 Toray에 의해 만들어진 T700SC였다 탄소 섬유의 부피 함량은 JIS K 7075에 따라 황산 분해 방법에 의해 637%로 측정되었습니다 테스터는 MTS 37010 유압 서보 피로 테스터입니다 하중 부하 파형은 응력 비율이 0이고 반복 주파수는 10Hz 인 사인파로 사용되었습니다

22 피로 테스트 결과

피로 검사에 의해 획득16창립의 정신-1지속 가능성병렬그림 2에 표시됩니다 이전 연구^{20스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 역사 | 회사 정보 | AGC}또한 표시됩니다 CFRTP의 피로 강도는 30 °, 90 ° 및 60 °로 증가했습니다 일반적인 열 세트 CFRP는 섬유 방향이 0 °에 가까워서 피로 강도를 증가시킵니다^{2철학/전략 시스템}이지만 그러한 계층에 빠지지 않았습니다 이것은 기울어 진 섬유 방향 CFRTP의 평면 내 커플 링 효과가 하중에 수직 인 단면에서 균일 한 응력을 갖지 않았기 때문입니다 또한, 그라디언트 섬유 방향 CFRP에서, 마이크로 스케일의 수지 부분에서 전단 응력이 생성된다 구형 구조를 갖는 PA6은 전단 응력에 대해 약하기 때문에 피로 강도가 감소한 것으로 생각된다

그라디언트 섬유 방향 CFRTP의 피로 테스트 후 대표적인 사진 파괴 사진그림 3에 표시됩니다 모든 피로 표본은 시편 중앙 근처에서 깨졌습니다 섬유 파손은 거의 없었으며, 구조는 섬유 방향과 일치하는 고장을 나타냈다

3 플라스틱 변형 에너지에 의한 CFRTP의 피로 수명 예측

31 플라스틱 변형 에너지를 식별하는 방법

PA6에 대한 피로 테스트는 하중 제어이며 변형은 측정되지 않습니다 따라서, PA6은 정적 인장 시험에 의해 얻어졌다16창립의 정신-16창립의 정신우리는 곡선에서 플라스틱 변형 에너지를 예측하는 방법을 제안합니다 또한 CFRTP 내부의 PA6에서 생성 된 플라스틱 변형 에너지를 식별하는 방법을 제안합니다

PA6 단독의 플라스틱 변형 에너지 δ1기술 개발 및_{15회사 정보}| 예측 방법의 요약 다이어그램그림 4에 표시됩니다 탄성-플라스틱 곡선은 다음 방정식으로 표현됩니다

여기서 k는 작업 경화 계수,n '작업 경화 지수입니다 정적 인장 테스트에 의해2디스플레이 유리2전자 구성 요소 | 스포츠 토토 배당률 보기 분석 정보 | AGCn '= 0337로 측정 또한 피로 테스트의 최대 응력은 σ_{24회사 정보}, 최소 응력은 σ_{2새로운 비즈니스}, PA6의 항복 응력은 σ_{2키워드 별 검색}인장 하중이 PA6에 적용되면 항복 응력 σ_{2키워드 별 검색}그런 다음 플라스틱 변형과 최대 응력 σ_{24회사 정보}도달합니다 이 연구에서, 움직이는 경화 규칙에 기초하여, 하역 시작부터 다음 항복 응력에 이르기까지 스트레스 범위는 2σ_{2키워드 별 검색}언로드 동안 플라스틱 변형 동안 초기 인장 하중과 동일한 SS 곡선이 그려졌습니다 및 최소 응력 σ_{2새로운 비즈니스}도달하면 인장 하중이 다시 적용됩니다 따라서, 반복 된 인장 하중 및 언로드로 인한 히스테리시스 루프의 변형 폭은 플라스틱 변형 범위 Δε_{15회사 정보}또한, 히스테리시스 루프를 둘러싼 영역은 플라스틱 변형 에너지 Δ1기술 개발 및_{15회사 정보}플라스틱 변형 에너지는 다음 방정식에 의해 결정됩니다^{2AGC Yokohama 기술 센터}

여기서 Δσ는 응력 범위이며 다음 방정식에 의해 결정될 수 있습니다

2액세스 | 스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 개발 및 혁신 | AGC^{2공동 창조 케이스}이 방정식과 히스테리시스 루프 영역에 의해 결정된 플라스틱 변형 에너지가 잘 일치 함을 확인했습니다 식 (1)을 사용하여, 다음 방정식은 식 (2)로부터 얻어진다

방정식 (4)을 적용함으로써, 플라스틱 변형 에너지는 PA6 단독의 피로 시험 결과로부터 계산 될 수있다 반면, CFRTP 내부의 PA6의 플라스틱 변형 범위와 관련하여그림 5에 표시된 IPSE 평가 지점에서, 탄소 섬유 축을 연결하는 방향으로 작용하는 정상 응력 지전기 변형 곡선은 탄성-플라스틱 분석으로부터 출력되었다 그리고그림 4| 계산되었습니다 그런 다음 수직 플라스틱 변형 에너지는 다음 방정식에 의해 결정됩니다

어디에, Δσ₂| 두 탄소 섬유가 분리되는 방향의 정상 응력 범위입니다 유사하게, 전단 기여로 인한 플라스틱 변형 에너지는 다음 방정식에 의해 결정될 수있다 :

δτ₁₂전단 응력 범위는 가능한 가장 짧은 시간에 탄소 섬유 축을 연결하는 라인 세그먼트에 수직 인 평면에서 작용 하는가;동일한 평면의 전단 플라스틱 변형 범위입니다 수직 및 전단 기여의 플라스틱 변형 에너지의 합을 취함으로써 다음 방정식의 IPSE를 얻습니다

PA6 단일 시편의 경우, 플라스틱 변형 에너지는 식 (4)에서 결정되고 CFRTP 내부의 PA6은 식 (7)에서 IPSE를 결정합니다 그런 다음 플라스틱 변형 에너지는 피로 수명 예측 매개 변수 δ1기술 개발 및_{15회사 정보}-1지속 가능성다이어그램을 비교하고 피로 수명 예측 기술의 유효성을 평가하기 위해 공동으로 공동임을 확인하십시오

32 CFRTP 시편의 2 스케일 분석

구배 섬유 방향 CFRTP 시편은 평면 내 커플 링 효과로 인해 복잡한 응력 분포를 나타냅니다 따라서, 시편에서 생성 된 응력을 정확하게 평가하기 위해 2 차 분석을 수행 하였다 마이크로 모델은 탄소 섬유로 만들어진 밀접한 포장 구조를 갖는 단위 셀 모델이며, 매크로 모델은 테스트 조각 스케일 모델이었습니다

먼저, CFRTP의 동등한 이방성 특성은 단위 셀 모델을 사용하여 결정되었다 단위 셀 모델은 Morita et al입니다^{2철학/전략 시스템}그림 5에 표시된 모델 적용되었습니다 노드 번호가 73,631이고 64,064의 요소 수를 갖는 8 노드 헥사 드론 1 차 요소가 적용되었고, 6 개의 표면에서주기적인 경계 조건이 설정되었다 Abaqus ver 2017 년은 분석에 사용되었습니다 탄소 섬유의 부피 함량은 피로 테스트에 사용 된 시편으로부터 측정 된 바와 같이 637%였다 탄소 섬유는 T700SC이며 Mounier et al 직교 항성 선형 탄성 몸체로서^{29가치 창출의 역사}30메뉴_{30회사 정보}= 235 GPA,30메뉴_{30회사 정보}30상단 메시지 | 회사 스포츠 토토 배당률 보기 보기 | AGC30창립의 정신_{30브랜드 문}30스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 역사 | 회사 정보 | AGC30창립의 정신_{3철학/전략 시스템}= 100 gpa, ν_{30브랜드 문}= 026, ν_{3철학/전략 시스템}= 026 여기서 L은 섬유 방향 성분을 나타내고 T는 섬유 방향 성분을 나타냅니다 기본 재료 PA6은 Young 's Modulus30메뉴= 146 GPA, Poisson 비율 ν = 044 3 방향으로 정상 응력을 적용하고 외부 힘으로서 3 방향으로 전단 응력을 적용함으로써 얻은 CFRTP의 동등한 직교 특성30메뉴_{30회사 정보}30스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 역사 | 회사 정보 | AGC30메뉴_{30회사 정보}3통합 스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 추천 | 회사 정보 | AGC30창립의 정신_{30브랜드 문}32스포츠 토토 배당률 보기 토토 베트맨의 정신 | 회사 스포츠 토토 배당률 보기 토토 베트맨 | AGC30창립의 정신_{3철학/전략 시스템}= 212 GPA, ν_{30브랜드 문}= 032, ν_{3철학/전략 시스템}3목적 별 검색 | 제품 스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 추천 | AGC

다음그림 6에 표시된 시편 모델의 탄성 분석에 의해 계산되었습니다 CFRTP의 인장 테스트로16창립의 정신-16창립의 정신곡선은 상당한 비선형 성을 나타내지 않는 결과를 얻었으며, 우리는 탄성 분석을 통해 응력을 충분히 평가할 수 있다고 생각합니다 90 ° CFRTP 모델을 20,943의 노드 수를 갖는 20 개의 노드 육각형 2 차 요소로 적용하고, 그라디언트 섬유 방향 CFRTP 모델을 4,8,003의 노드 수 및 10,064의 요소 수와 함께 적용 하였다 Abaqus ver 2017 년은 분석에 사용되었습니다 대칭을 사용하여 1/2 모델을 사용했으며 대칭 평면은 z 방향으로 변위로 제한되도록 설정되었습니다 척의 한쪽은 x 및 y 방향으로 변위를 제한했습니다 다른 척 부분은 y 방향 변위를 제한하였고, X 방향 변위는 다중 점으로 제한되어 모든 노드에서 동일한 양의 변위가 제한되었다 CFRTP는 단위 셀 모델에서 확인 된 직교성 특성이었고, 알루미늄은 젊은 모듈러스가 720 gpa이고 Poisson 비율이 033 인 선형 탄성 몸체였다 이어서, 응력 평가 지점을 결정하기 위해 CFRTP의 응력 분포를 평가 하였다 CFRTP의 최대 응력 위치는 알루미늄 탭의 끝을 갖는 접착제 부분이며 단일 응력 필드가됩니다 그러한 국소 응력이 생성되는 위치에서 CFRTP의 비탄성 변형에 의해 응력이 완화 될 것이라고 가정된다 따라서, 평가 지점은 테스트 조각의 중앙 단면이었으며, 여기서 포아송 효과는 하중 하중 동안 단면이 가장 많이 감소 할 수 있습니다 피로 검사로 얻은 파괴 위치도그림 3에 표시된 바와 같이, 테스트 조각은 중심에 있었으므로, 매크로스리스 평가 위치도 테스트 조각의 중심으로 사용되었습니다 참조를 위해, 매크로 응력 성분 σ_{30회사 정보}, σ_{30회사 정보}, τ_{30브랜드 문}의 이론적 값 다음 방정식을 사용하여 계산되었습니다

여기서 σ는 테스트 응력이며 여기서는 1 MPa로 설정됩니다 또한, θ는 섬유 방향 각도입니다 시편 모델의 탄성 분석에 의해 얻은 매크로스 구성 요소와 이론적 값을 비교표 1에 표시됩니다 90 ° CFRTP 시편은 응력 성분을 이론적 값으로 보여 주었다 한편, 평면 내 커플 링 효과를 갖는 그라디언트 섬유 방향 CFRTP에 대한 분석 결과가 얻어졌다 σ_{30회사 정보}및 τ_{30브랜드 문}를 보면 30 ° CFRTP 시편은 이론적 값과 크게 다릅니다 섬유 방향이 0 °에 가까울수록 탄소 섬유의 수가 높아지고 수지 부분이 분해되어 생성하기가 어렵 기 때문에 더 많은 응력 구성 요소가 있기 때문입니다

다음으로 획득 한 매크로스 구성 요소를로드 조건으로 사용하십시오그림 5수행되었습니다 PA6은 Drucker-Prager 수율 조건 하에서 엘라스토 플라스틱 바디로 모델링되었습니다 정수압 압력 의존적 수율 조건 인 Drucker-Prager 항복 조건은 다음 방정식에 의해 제공됩니다^{36상단 메시지}

여기서 σ_eq는 단축 시험 등에서 얻은 흐름 응력, p = -σ_{3공동 창조 케이스}/3은 정수압입니다 이 연구에서 우리는 압축이 모든 방향에서 적용될 때 정수압을 양수 값으로 정의했습니다 σ₀| 정수압이 없을 때의 항복 응력을 나타냅니다 β는 내부 마찰 각도이며, 등가 응력과 정수압 사이의 관계가 그래프로 표시 될 때 기울기를 나타냅니다 내부 마찰 각도는 일축 인장 검사 및 일축 압축 시험에 의해 얻어진 항복 응력으로부터 결정될 수 있으며, 본 연구에서 표적화 된 PA6은 238 °로 측정되었다 높은 정수압에 따른 소성 변형 후 부피가 크게 작다는보고^{3지속 가능성}에서, 플라스틱 변형으로 인한 부피 변화를 방지하기 위해 관련없는 흐름법이 정의되었습니다 따라서 플라스틱 변형률은 다음 방정식으로 표현됩니다

여기,응력과 하중 이력에 의존하는 긍정적 인 스칼라 기능입니다 G는 플라스틱 전위이며 편차 스트레스의 두 번째 변하지3도시의 진화와 이동성 지원₂를 사용하여 다음 방정식으로 표현됩니다

방정식 (10)의 플라스틱 구성 법칙을 사용하여, I는 단위 셀 모델의 탄성-플라스틱 분석에 의해 얻은 IPSE 평가 지점에서 응력 및 플라스틱 변형 성분으로부터 식 (7)를 사용하여 계산되었다

33 CFRTP에 대한 피로 수명 예측 결과

PA6 단독은 식 (4)를 사용한 피로 테스트 결과를 기반으로합니다1기술 개발 및_{15회사 정보}-1지속 가능성다이어그램이 계산되었습니다 한편, CFRTP 시편은 CFRTP 내부의 PA6의 식 (7), δ1기술 개발 및_{15회사 정보}-1지속 가능성다이어그램이 계산되었습니다 CFRTP 내부 PA6 단독 및 PA6 Δ1기술 개발 및_{15회사 정보}-1지속 가능성라인 다이어그램 비교그림 7에 표시됩니다 PA6 단독의 피로 다이어그램과 비교할 때, 각 섬유 방향에 대한 CFRTP의 피로 다이어그램은 양호한 일치이며, 이는 CFRTP의 피로 수명이 높은 정확도로 예측 될 수 있음을 나타냅니다 참조를 위해, IPSE 평가 지점에서 von Mises 스트레스 및 동등한 플라스틱 변형을 사용하여 식 (4)의 Δ1기술 개발 및_{15회사 정보}-1지속 가능성다이어그램 계산 결과그림 8에 표시됩니다그림 7에 IPSE를 사용한 예측 결과와 비교하여, P6 단독과 90 ° CFRTP 사이의 피로 다이어그램의 차이는 더 컸습니다 60 ° CFRTP의 차이는 크기 때문에 30 ° CFRTP에서 거의 변화가 없었습니다 이것은 CFRTP 내부의 정수압으로 인한 것일 수 있습니다 정수압은 90 °, 60 ° 및 30 °의 순서에서 감소합니다 90 ° CFRTP와 같은 높은 정수압 압력이 행동 할 때, IPSE 평가 지점에서의 정상 응력과 동등한 응력은 매우 다릅니다 따라서 섬유 방향이 90 °에 가까울수록 예측 정확도가 감소하는 것으로 보입니다 CFRTP 내부의 PA6은 평평한 구형을 갖고 피로 강도에 이방성을 갖는 것으로 생각되기 때문에, 실질적인 응력 또는 등가의 플라스틱 균주를 적용하기보다는 섬유 방향에 의해 결정된 좌표계에 기초하여 IPSE를 계산하는 것의 중요성

또한, 참고로 Morita et al^{2철학/전략 시스템}Thermosetting CFRP에 제안 된 INS 평가 방법을 사용한 제안 된 피로 다이어그램그림 9에 표시됩니다 PA6 단독의 피로 다이어그램과 비교하여 30 °의 CFRTP는 상당히 달랐습니다 INS 평가 방법은 탄성 응력 분석에 의해 얻은 정상 응력을 적용합니다 Thermosetting 수지와 비교하여 PA6은 상당한 비탄성 변형을 가지며 정확한 응력이 필요하지 않다는 사실은 오류를 유발할 수 있습니다 또한, 전단 응력은 30 ° CFRTP 내부의 PA6 및 60 ° CFRTP 내부에 적용되지만 INS 평가 방법은 전단 기여로 인한 피로 손상을 고려하지 않습니다

또한이 연구에서 제안 된 IPSE의 예측 정확도를 EPSE (동등한 플라스틱 변형 에너지)과 동등한 플라스틱 변형 에너지와 이전 연구에서 제안 된 INS를 사용하여 피로 수명 예측 매개 변수로 사용한 평가 방법을 정량적으로 비교하려고 시도했습니다 Coffin-Manson Rule^{43회사 정보}, 수지 단독의 피로 다이어그램은 로그43창립의 정신수직 축, 로그1지속 가능성| 수평 축이고4디스플레이 유리틸트4필수 화학 물질| 다음 방정식의 선형 함수에 의해 근사화 될 수 있습니다

여기,43창립의 정신INS, EPSE 또는 IPSE를 나타내는 피로 수명 예측 매개 변수입니다1지속 가능성피로 파손 사이클의 수입니다 PA6 단독의 피로 다이어그램에 대한 각 섬유 방향에 대한 CFRTP 내부 PA6의 피로 다이어그램의 오차는 다음 방정식의 뿌리 평균 제곱에 의해 결정됩니다

여기,1지속 가능성각 섬유 방향에 대한 CFRTP에 대한 피로 테스트 수입니다 시험 번호4가치 창출 전략| 피로 수명 예측 매개 변수43창립의 정신_{4가치 창출 전략}, 피로 파손 사이클 수1지속 가능성_{4가치 창출 전략}rms 단위는 l_{46회사 정보}43창립의 정신와 같은 단위이기 때문에 주문은 INS, EPSE 및 IPSE간에 크게 다르므로 세 가지 조건의 RMS를 직접 비교하는 것이 부적절합니다 따라서 예측 오류를 피로 다이어그램의 기울기와 비교한다는 아이디어에 기초하여 RMS/4디스플레이 유리평가 지수로 사용되었습니다 rms/4디스플레이 유리비교 결과를 사용하여 비교했습니다그림 10에 표시됩니다 예측 오류를 정량적으로 살펴보더라도 IPSE 평가 방법이 다른 방법보다 예측 오차가 더 작다는 것을 확인했습니다

4 요약

이 연구에서, 계면 성 플라스틱 변형 에너지 (IPSE)는 기본 재료로 열가소성 수지 PA6을 사용하여 일원 CFRTP 시편의 계면 정상 응력 (INS)을 대체하기위한 플라스틱 변형 에너지 표준으로 설정되었으며, 피로 수명 예측의 효과가 검증되었습니다 CFRTP 내부의 PA6은 높은 정수압을 겪기 때문에 드루커-프라이 거 산출 조건이 적용되었다 우리는 2 스케일 분석을 통해 CFRTP 시편의 매크로스를 정확하게 예측하고 마이크로 스케일에서 로컬 기계 필드에서 IPSE를 계산하는 방법을 제안했습니다

CFRTP 내부의 PA6의 플라스틱 변형 에너지는 일축 인장 시험 및 일축 압축 시험에서 얻은 내부 마찰 각도를 적용하여 계산되었다 그리고 피로 검사로 얻음16창립의 정신-1지속 가능성Radio δ1기술 개발 및_{15회사 정보}-1지속 가능성CFRTP 내부 PA6 단독 및 PA6의 피로 다이어그램을 비교했습니다 결과는 이러한 피로 라인이 잘 일치 함을 보여 주었고, PA6에 대한 피로 테스트 결과는 IPSE 평가 방법을 적용하여 CFRTP의 피로 수명이 높은 정확도로 예측 될 수 있음을 보여 주었다

참조

t 이시카와 : 자동차 구조 부품에 대한 탄소 섬유 강화 복합재 (CFRP) 응용 프로그램의 개요, 열가소성 CFRP-에 초점을 맞추고, 일본 정밀 공학 저널, 81, 6 (2015), 489-493
m Yamane, I Ohsawa, K Uzawa, T Matsuo 및 J Takahashi : 대량 생산 자동차 응용 프로그램을위한 CFRTP의 반복적 인 재활용 가능성, 복합 재료에 관한 15 차 유럽 회의, 베니스, 이탈리아 (2012) 24-28
m Shokrieh, M Esmkhani, F Taheri-Behrooz : 열가소성 나노 복합체의 피로 수명을 예측하는 새로운 모델, 열가소성 복합 재료 저널, 28, 11 (2013) 1496-1506
j Yang, G Kang, Y Liu, K Chen, Q Kan : 경주를 고려한 PA6 중합체의 속도 의존적 저주형 피로에 대한 생명 예측 : 반 임시 모델 및 신경망 기반 접근법, International Journal of Favigue, 136 (2020) 105619
r Shrestha, J Simsiriwong, N Shamsaei, R D Moser : Polyether Ether Ketone (Peek)의 주기적 변형 및 피로 행동, International Journal of Fatigue, 82, 3 (2016) 411-427
g Hartwig, S Knaak : 폴리머의 피로 행동, 극저온, 31, 4 (1991) 231-233
y Ma, Y Zhang, Toshihide Sugahara, Shanshan Jin, Yuqiu Yang, Hiroyuki Hamada : 실내 온도에서의 단방향 45 ° 탄소 섬유 강화 복합재에 대한 잔류 강도에 따른 축 유식 인장 피로 평가 : 부품 A, 90 (2016) 711-723
s Kobayashi, K Terada, N Takeda : 열 피로 하중 하에서 고온 저항성 CFRP 라미네이트에서 장기 내구성 평가, 복합재 : Part B, 34 (2003) 753–759
a Plumtree & G X Cheng : 엑스 축외 방향성 섬유 강화 조성물에 대한 피로 손상 매개 변수, International Journal of Favigue, 21, 8 (1999), 849-856
j PETERMANN, A PLUMTREE : 단방향 라미네이트에 대한 통일 피로 실패 기준, 복합재 파트 A : 응용 과학 및 제조, 32, 1 (2001), 107-118
a Varvani-Farahani, H Haftchenari, M Panbechi : 축외 불분명 한 FRP 구성, 복합 구조, 79 (2007) 381–389
n Morita, Y Mino, N Yoshikawa, M Hojo : 수지의 마이크로 스트레스 분석, 복합 구조, 276 (2021) 114539
y Mino, N Morita, N Yoshikawa, M Hojo : 수지의 마이크로 스트레스 분석에 의한 단방향 탄소 섬유 강화 플라스틱 시편의 피로 수명 예측을위한 다목적 방법론, 일본 복합 재료 학회지, 47, 2 (2021) 73-79
m Abe, N Morita, N Yoshikawa, M Hojo : 수지의 미세 스트레스 분석에 기초한 적층 CFRP의 피로의 생명 예측, 일본 복합 재료 학회지, 48, 5 (2022) 183-190
m Hojo, M Mizuno, T Hobbiebrunken, T Adachi, M Tanaka, S K Ha : 실패 이니셔티브, Composites Science and Technology, 69 (2009) 1726-1734
t Hobbiebrunken, M Hojo, T Adachi, C D Jong & B Fiedler : CF/에폭시의 계면 강도 평가 FEM 및 현장 실험 파트 A : 응용 과학 및 제조, 37, 12 (2006) 2248-2256
y SATO, S MASUMIZU, K SAKAUE, J KOYANAGI, A OHTANI 및 T SAKAI : PBT 및 PA6의 점탄성 비 이산성 플라스틱 거동의 평가, 시간 의존성 재료의 역학, 27 (2022) 829-841
j Schijve : 20 세기의 구조와 재료의 피로와 최신 예술, International Journal of Faigue, 25 (2003) 679–702
j P Manaia, F A Pires, A M P de Jesus, S Wu : 다른 스트레스 상태에서 3 개의 반 결정 폴리머의 기계적 반응 : 실험 조사 및 모델링, 중합체 테스트, 81 (2020) 106156
l Xu, C Cheng, C Du, Z Jiang, Z du, G Gao : Taylor Impact 테스트에 적용된 반 결정질 중합체 : 구성 적, 실험 및 FEM 분석, 폴리머, 2020, 12, 1615
y AKITA, N Yoshikawa : 수지의 플라스틱 변형 범위를 사용한 단방향 탄소 섬유 강화 열가소성 시편의 피로 수명 예측, Journal of Japan Composite Materials, 49, 3 (2023) 82-90
s KLEE : DAS ZYKLISCHE SPANNUNGS-DEHNUNGS und Bruchverhalten Verschiedener Stätile, Veröffentlichunggen des Institutes, T H Darmstadt, Heft 22, 독일 (1973)
v M 2액세스 | 스포츠 토토 배당률 보기 토토 사이트 개발 및 혁신 | AGC : 히스테리시스 에너지, 엔지니어링 재료 및 구조의 피로, 3 (1980) 75-84
d Mounier, C Poilâne, C Bûcher, P Picart : 레이저 공진 초음파 분광법, 음향 (2012), 1247-1250
d C Drucker, W Prager : 토양 역학 및 플라스틱 분석 또는 제한 설계, 분기 별 응용 수학, Vol 10, No 2 (1952 년 7 월), pp 157-165
w A Spitzig, O Richmond : 긴장 및 압축, 폴리머 공학 및 과학에서 폴리에틸렌 및 폴리 카보네이트의 변형 거동에 대한 정수압의 영향 1979 년 12 월, 1129-1139 페이지
SS MANSON : 피로, 크리프 및 골절 사이의 인터페이스, International Journal of Fracture Mechanics, 2 (1966) 327-363