Бутерброды для 5 класса на технологию


Презентация по технологии на тему "Бутерброды" (5 класс")

Описание слайда:

История бутерброда История слова « бутерброд» пришло из немецкого языка. Произошло из слияния двух слов (“butter” – масло, “brod”- хлеб). Потому что традиционный бутерброд – это именно ломтик хлеба, намазанный маслом, сыром или с колбасой.18 июня этого года бутерброду исполняется 451 год. Причем изобрел его не кто-нибудь, а Николай Коперник. В молодости Коперник был комендантом Аллейнштейнского замка.В ту пору он еще не имел медицинского диплома. Через несколько месяцев замок осадили рыцари Тевтонского ордена. А еще через некоторое время разразилась эпидемия неизвестной болезни. Недипломированный специалист заметил, что болели лишь те, кто ел хлеб. Коперник выяснил, что защитники замка нередко роняли свой кусок хлеба на пол. Поднимали его, стряхивали прилипший мусор и… съедали.Естественно на темном фоне грязи не было видно, и Копернику пришла мысль, что ломтики хлеба надо намазывать чем либо светлым, на котором легко заметить грязь. В качестве такой основы избрали масло. Болезнь и тевтоны вскоре отступили, а человечество получило бутерброд. А вот закрытый бутерброд(сандвич) изобрел азартный лорд Сандвич, заядлый картежник, чтоб не отходить от ломберного стола даже перекусить, и при этом еще и не запачкать карты руками.

Поведение при изгибе функционально модифицированного сэндвич-композита

1. Введение

Сэндвич-панели используются во множестве инженерных приложений, включая авиацию, строительство и транспорт, где требуются прочные, жесткие и легкие конструкции [5]. Применимость бутербродов может быть улучшена, если они содержат сердцевину FG, которая может помочь распределять напряжения из-за изгиба или постепенного поглощения энергии при ударной нагрузке [6]. Требуется изучить поведение сэндвич-панелей при этих типах отказов с использованием функционально классифицированного материала (FGM) в качестве основы, чтобы изучить их новое применение в пуленепробиваемости и ударопрочности.FGM - это новый класс материалов, в которых свойства зависят от геометрии, такой как толщина, длина и т. Д. [7]. Это материалы, состав и микроструктура которых неоднородны в пространстве, а постепенно изменяются по заданному закону [8-11]. FGM отличаются от композитов в том смысле, что свойства однородны в определенном направлении по всему составу. Концепция FGM была предложена еще в 1984 году учеными-материаловедами как средство получения материалов для термобарьера [12]. Наиболее близкими к FGM являются ламинированные композиты с различными свойствами ламината, но они обладают четкими границами раздела, на которых свойства резко меняются [13].Например, корпус ракетного двигателя может быть сделан с материальной системой таким образом, что внутри выполнен из огнеупорного материала, снаружи выполнена из прочного металла, а переход из огнеупорного материала с металлом происходит постепенно по толщине [ 14]. FGM обладают рядом преимуществ, которые делают их привлекательными для многих приложений, включая потенциальное снижение плоских и поперечных напряжений по толщине, улучшенное распределение остаточных напряжений, улучшенные термические свойства, более высокую вязкость разрушения и пониженные коэффициенты интенсивности напряжений. .Стоит отметить, что распределение материала в функционально-градиентных структурах может быть рассчитано на различные пространственные характеристики (1). В настоящее время материаловедами разрабатываются передовые методы обработки для введения композиционных градиентов в различные материальные системы [15-17]. Типичный композит из твердых частиц с заданными вариациями в распределении составляющих фаз может быть репрезентативным FGM. Концепция FGM может быть заимствована при изготовлении сэндвичей с сердечником FG, которые демонстрируют сопротивление (жесткость), пропорциональное приложенной нагрузке, могут служить некоторым приложениям лучше, чем обычные сэндвичи. как пружина с разной жесткостью.Такой сэндвич можно реализовать, используя композиционный материал в виде частиц с различной объемной долей составляющих.

Поведение многослойных балок при изгибе широко изучалось многими исследователями [18–23]. Исследования по испытаниям на трехточечный изгиб проводились в конфигурациях испытаний на изгиб [24-25] и сдвиг короткой балки [26]. Экспериментальное исследование разрушения кусочно-ФГ сэндвичей, подвергнутых трехточечному изгибу, провел Авила [27]. Кроме того, армированные волокном синтаксические пены [28-30] и многослойные композиты с синтаксической пеной также были исследованы на свойства изгиба [31].Особые свойства сэндвича с претензией FG core требуют внимания, так как об этом еще не сообщалось.

2. Цели и сфера применения

Из вышеизложенного обзора литературы очевиден тот факт, что отчеты о разработке недорогих материалов для защиты от пуль и поглощения энергии практически отсутствуют. Для таких применений, как поглощение баллистической энергии, предлагается недорогая система функционально сортированного полимера с зольным наполнением. Ознакомление с обзором литературы о сэндвичах побудило к тщательному и систематическому изучению этих сэндвичей путем проведения экспериментальной характеристики свойств изгиба.Таким образом, проводимая работа преследует следующие цели:

  1. Изготовить функционально классифицированные резиновые сердечники с различным армированием летучей золы.

  2. Для планирования экспериментов с использованием DOE для обработки сэндвичей FG с различными факторами (весовая доля летучей золы, сердцевина к общей толщине сэндвича - отношение C / H и ориентация джутовой оболочки) в соответствии с ортогональной решеткой L9 на трех уровнях.

  3. Изучить влияние вышеуказанных параметров на механические свойства трехточечного нагружения сэндвича.

  4. Для определения наиболее влиятельного фактора, определяющего механическое поведение бутербродов FG.

  5. Для проверки градации, наблюдаемой при моделировании методом конечных элементов (КЭ), используя аналогию пружины для вариаций свойств, таких как равномерный, линейный и кусочно-линейный.

  6. Сравнение экспериментальных и КЭ результатов для свойств рассматриваемого сэндвича.

  7. Визуальный осмотр трещинных бутербродов FG при различных испытаниях.

Разработанные сердечники FG используются в сэндвичах, чтобы характеризовать сэндвичи FG с точки зрения их пригодности в реальных приложениях. Бутерброды готовятся в соответствии с планом экспериментов, так что несколько факторов (массовая доля летучей золы, соотношение C / H и ориентация кожуры джута) на трех различных уровнях могут быть проанализированы одновременно. Далее эти бутерброды подвергаются испытанию на изгиб. Другой набор образцов, называемый подтверждающим набором, состоит из 25% и 35% наполнителя по весу.Пять образцов подвергаются механическим испытаниям, и для этих пяти отклик усредняется.

Кроме того, экспериментальные значения сравниваются с результатами КЭ анализа. Для достижения этой цели используется пакет ANSYS 5.4. Анализ проводится с тремя вариациями градации: равномерным, линейным и кусочно-линейным. Модуль Юнга рассчитывается для керна FG с использованием метода FE и сравнивается с экспериментальным результатом. Удельная прочность на изгиб - это свойства, предназначенные для моделирования поведения сэндвича.Наконец, подробное обсуждение изломанных образцов представлено как последний сегмент этой работы.

3. Детали обработки

В этом разделе представлены свойства используемого исходного материала, процедуры, применяемые для получения композитов FG и их сэндвичей. Также описаны подробности реагентов / химикатов, используемых на разных стадиях, например, для отверждения образцов. Также указаны характеристики использованного подкрепления. Как указано в целях и объеме работы в предыдущем разделе, цель настоящего исследования состоит в изучении свойств функционально градуированных бутербродов.В этом разделе перечислены материалы, их свойства и методы, принятые для обработки композитов с различным содержанием наполнителя.

3.1. План эксперимента

В этой работе эксперименты разработаны на основе подхода DOE Тагучи для бутербродов FG [32]. Факторы и уровни, выбранные для планирования экспериментов для сэндвичей FG, представлены в таблице 1. В таблице 2 показан ортогональный массив для сэндвичей. В таблице 3 представлена ​​кодировка образцов с различным содержанием наполнителя, соотношением C / H и ориентацией джута.

Таблица 1.

Факторы и уровни, выбранные для сэндвича с сердечником FG

Таблица 2.

L9 Ортогональный массив для сэндвича FG

Таблица 3.

Описание кодов образцов, используемых для сэндвичей

Эксперименты выполнены должным образом рассмотрение всех вышеперечисленных параметров с обеими конфигурациями градации, а именно с резиной вверх и пеплом. В каждом испытании тестируется минимум пять повторов. Среднее значение измеренных параметров для каждого набора повторов подвергается статистическому анализу ANOVA, чтобы найти наиболее влиятельный фактор, определяющий поведение, с использованием инструмента статистического анализа Minitab версии 14.

3.2. Материалы

Подробная информация о материалах, используемых для основных составляющих сэндвичей (сердцевина и оболочка), представлена ​​ниже.

3.2.1. Сердечник для сэндвича FG

С точки зрения стоимости, доступности и недостатка литературы, побудило заняться эластомерным материалом, который встречается в природе и известен под названием «натуральный каучук» в качестве материала матрицы. Далее он армируется летучей золой и используется как сердцевина в сэндвиче.

Поскольку многие полимерные системы для разработки FGM, как правило, связаны с ценой, связанной с дороговизной, было решено изучить градацию состава и его последующее механическое поведение, когда широко доступная зола низкой плотности, содержащая летучую золу, является наполнителем для сердцевины. .Летучая зола - это мелкодисперсные отходы, образующиеся при выработке электроэнергии на тепловой электростанции. Они имеют соотношение сторон, близкое к единице, и поэтому ожидается, что они будут иметь почти изотропные характеристики. Эти недорогие и обладающие хорошими механическими свойствами при использовании с хорошо зарекомендовавшими себя матричными системами помогают снизить стоимость системы и в то же время либо сохранить, либо улучшить определенные и желаемые механические свойства. В последнее время уносовая зола вызывает интерес [33-34] из-за большого количества образующегося материала и связанных с окружающей средой проблем при последующем удалении.Летучая зола в основном состоит из оксида алюминия и диоксида кремния, которые, как ожидается, улучшат свойства композита. Летучая зола также в некоторой степени состоит из полых сферических частиц, называемых ценосферой, которые помогают поддерживать более низкие значения плотности для композита, что имеет большое значение для приложений с удельным весом [35-36]. Опять же, поскольку наполнители не имеют неправильной формы, смола растекается лучше, а поскольку зола по сути представляет собой смесь твердых, полых и композитных частиц, демонстрирующих почти изотропные свойства, разработка новых и утилитарных систем с их использованием должна быть интересной и интересной. сложная задача [37].Подробные сведения о составе частиц летучей золы приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Подробные сведения о составе частиц летучей золы

3.2.2. Кожа, используемая в сэндвиче

В дальнейшем, в этой работе, также и для кож, было решено использовать вместо хорошо изученных искусственных волокон, таких как стекло, углерод или арамид, довольно прочное, но встречающееся в природе волокно, известное под названием « джутовое волокно »и известна своей дешевизной. Джут является привлекательным натуральным волокном для использования в качестве армирующего материала в композитах из-за его низкой стоимости, возобновляемой природы и гораздо более низких энергозатрат на обработку.По сравнению со стекловолокном джут имеет более высокий удельный модуль упругости и меньший удельный вес по сравнению со стекловолокном. Армированные джутом пластмассы предлагают привлекательные предложения для экономичного применения [38]. Эти ламинаты имеют гораздо лучшие свойства, чем их аналоги из чистой смолы [39]. Лучшие свойства тканых композитов, армированных джутовой тканью, продемонстрировали их потенциал для использования в ряде расходных материалов в более ранней литературе [40]. Также сообщалось о значительном увеличении модуля упругости при изгибе и прочности при небольшом армировании однонаправленного джута [41].Помня об этом, джутовая ткань, сотканная в двух направлениях, используется в разных направлениях. Таблица 5 дает краткий обзор сравнения стекловолокна и джутовых волокон.

Таблица 5.

Механические свойства стеклянных и джутовых волокон

Главный недостаток композитов, армированных натуральным волокном, связан с их сродством к влаге. Многие экспериментальные исследования показали, что совместимые связующие вещества способны замедлять или предотвращать процесс отсоединения и, следовательно, поглощение влаги даже в тяжелых условиях окружающей среды, таких как воздействие кипящей воды.Джутовые волокна / ткани можно химически модифицировать путем привитой сополимеризации и путем включения различных систем смол с помощью различных подходов.

3.2.3. Матрица для обшивки

Для изготовления как оболочки, так и сердцевины требуется матричная система. Что касается шкур, то для этой цели выбирается термореактивная эпоксидная смола. Клей, используемый в данной работе, состоит из эпоксидной смолы средней вязкости (LAPOX L-12) и полиаминового отвердителя, отверждаемого при комнатной температуре (K-6), поставляемого ATUL India Ltd.Эпоксидная смола выбрана в качестве материала для матричной системы из-за ее широкого применения, хороших механических свойств, отличной коррозионной стойкости и простоты обработки. Некоторые подробности, включая плотность компонентов выбранной матричной системы, перечислены в Таблице 6.

Таблица 6.

Подробная информация о компонентах матрицы, используемой для обшивки в сэндвиче

Имея в руках эти материалы, сэндвичи FG подготовлены для механической обработки. тестирование.

4. Обработка сэндвича FG

Керны FG, используемые в данной работе, производятся по следующей методике.Градация в ядре ожидается из-за различного осаждения частиц с разной плотностью на разной глубине в резиновой матрице. Отмеренное количество натурального латекса смешивают с предварительно взвешенными количествами летучей золы, серы (вулканизатор) и оксида цинка (катализатор) [42], осторожно перемешивая в течение примерно 1 часа. Форма, используемая для изготовления образца керна, полностью покрыта тефлоновым листом со всех сторон. Затем наносится силиконовый разделительный агент, чтобы облегчить удаление отлитого образца на более позднем этапе.Затем смесь медленно декантируют в полость формы с последующим отверждением при 90 ° C в печи в течение примерно 5-6 часов. Отвержденный образец жесткой пластины извлекают из формы и обрезают края. На рисунке 1 представлен один такой образец FG, который, в свою очередь, будет использоваться в качестве ядра в сэндвичах.

Рис. 1.

Образец керна с функциональной сортировкой, извлеченный из формы

Что касается шкур для сэндвичей, используется двунаправленная плетеная джутовая ткань, закупленная у M / S Barde Agencies, Belgaum, Karnataka, India.Эта ткань разрезается на слои по размеру в зависимости от размера образца сэндвича в требуемой ориентации. Толщина каждого куска ткани 0,5 мм. Все слои джутовой ткани нагревают в печи при температуре 70 0 ° C в течение 5-10 минут для удаления присутствующей влаги. Рассчитывается толщина джутовой стопки для формирования тонкой оболочки по обе стороны от сердечника FG. Это позволяет получить необходимое количество слоев ткани, которые будут использоваться, поскольку толщина каждого слоя известна. На основании необходимого соотношения C / H определяется количество используемых слоев ткани (Таблица 7).

Таблица 7.

Расположение слоев джута для достижения соотношения C / H в сэндвиче

Имея эти исходные данные для начала, необходимые куски ткани погружают в смесь эпоксидной смолы и отвердителя K-6 и кладут на основание. формируя нижнюю стопку сэндвича.Теперь на нижнюю стопку шкурок кладут FG-сердцевину, изготовленную ранее упомянутым способом, смоченную в смеси смол. Наконец, при таком расположении оставшиеся слои джутовых тканей, подвергнутых той же самой процедуре изготовления, укладываются друг на друга, образуя верхнюю обшивку.Процедура такого рода должна помочь в обеспечении большей степени растекания смолы на фибриллярном джуте. После этого излишки смолы должны выйти за счет операции сжатия, чему способствует затягивание верхней пластины формы. Затем пресс-форма отверждается при комнатной температуре в течение примерно 24-26 часов. Образец сэндвича извлекается из формы и обрезается до необходимого размера. Подобным образом изготавливают образцы с различной толщиной сердцевины и ориентацией в коже, как схематически показано на рисунке 2.На рис. 2 (а) показан вид сверху с различными ориентациями, а вид спереди с различной толщиной сердцевины и общей толщиной сэндвича (отношение C / H) представлен на рис. 2 (b).

Рисунок 2.

а). Ориентация джутовых нитей в шкурах сэндвича, (б). Изменение отношения C / H, учитываемое для анализа

5. Детали эксперимента

Механические испытания многослойных композитов для получения таких параметров, как прочность, жесткость и т. Д., Являются длительным и часто сложным процессом.Однако это важный процесс, и его можно несколько упростить путем тестирования простых структур, таких как плоские купоны. Данные, полученные в результате этих испытаний, затем могут быть напрямую связаны с различной степенью простоты и точности с любой структурной формой. Методы испытаний, описанные в этом разделе, представляют собой лишь небольшой выбор, доступный ученым-композиторам. Различные изготовленные сэндвичи FG характеризуются условиями трехточечного изгиба. Критически проанализировано влияние конфигурации «вверх» (богатая резиной область вверху) и «зольность» (богатая золой область ниже точки нагрузки).Ожидаемая градация кернов FG представлена ​​на рисунке 3 (резина вверх и пепел вверх).

Испытание на трехточечный изгиб проводится в соответствии с ASTM C 393 [42] на универсальной испытательной машине Instron модели 4206 с нагрузочной способностью от 0,1 Н до 150 кН. На рис. 4 показан образец сэндвича, установленный на испытательной установке на изгиб. Соотношение толщины и пролета испытанных образцов-сэндвич составляет 1:16. Скорость перемещения крейцкопфа поддерживается на уровне 2 мм / мин. Данные по прогибу под нагрузкой записываются с равными интервалами до точки, в которой образец показывает первые признаки разрушения.

Рисунок 3.

а). Состояние Rubber Up в сердечнике FG, (б). Состояние образования золы в керне FG

Рис. 4.

Образец сэндвича, установленный на испытательной установке на изгиб

Из данных прогиба под нагрузкой, модуль упругости и прочность оцениваются с использованием соотношений 1 и 2 соответственно и среднего значения для пяти образцов в каждом сэндвиче конфигурация используется для вывода.

Удельный модуль изгиба = Модуль упругости при изгибе Весовая плотность = Ebendingρ x g E1 Удельная прочность на изгиб = Предел прочности Плотность веса = σubending (ρ x g) E2

, где σubending = 6 MB h4 и

5.1. Детали моделирования методом конечных элементов

Как указывалось ранее, модель FE помогает моделировать составные части композитов FG и их сэндвичей для изучения их взаимодействия при передаче нагрузки и механизмов, влияющих на их отказ. Для понимания и прогнозирования влияния материала, а также геометрических параметров на механическое поведение резиновых композитов, заполненных летучей золой FG, и их сэндвичей анализ методом конечных элементов может быть очень эффективным методом. Для этого в программе ANSYS ® построена простая дискретизированная модель, представляющая композиты FG со свойствами, изменяющимися от верхнего слоя к нижнему, представляя градацию.

Статический анализ выполняется с помощью программы FEM ANSYS 5.4. В этом анализе конструируется двухмерная модель системы FG, которая соединяется с 4-узловым элементом PLANE42. Для проверки сходимости модели проверяются три различных размера сетки с 4-узловыми элементами, на основании которых выбирается средний размер сетки (длина края элемента принимается равной 0,5). Количество узлов и элементов, используемых в анализе, составляет 800 и 5000 соответственно.

Значения конечных элементов сравниваются с экспериментальными значениями поведения при изгибе сэндвича FG.На контактных поверхностях слоев и между слоями и гранями сэндвич-клея применяются условия, исключающие относительное перемещение слоев друг относительно друга. Кроме того, узлы объединяются в интерфейсе, обеспечивая надлежащее соединение между уровнями и интерфейсами. На рис. 5 показана сетка конечных элементов с граничными условиями как типичный случай, рассматриваемый для анализа трехточечного изгиба. Облицовки представлены верхней и нижней частями структуры, а между ними находятся четыре слоя, обладающие градуированными свойствами.

Рис. 5.

Сетка конечных элементов с граничным условием для сэндвича FG

При моделировании градации в ANSYS 5.4 используется аналог пружин разной жесткости (K 1 2 3 < K 4 ) от верхнего слоя к низу (рисунок 6).

Сэндвичи с сердечником FG моделируются в пакете FEA ANSYS 5.4 [43], как подчеркивалось ранее. Три различных градации наполнителя U (однородный), L (линейный) и PL (кусочно-линейный) учитываются при моделировании кернов FG (Рисунок 7).Модуль Юнга и плотность ядер FG определяются для различных массовых долей летучей золы, исходя из свойств компонентов, которые вводятся в FEA (Таблица 8).

Рис. 6.

Аналогия пружины для градации модуля материала сердцевины

Рис. 7.

FG конфигурации резинового сердечника, используемые в FEA

Распределение летучей золы, учитываемое для однородной конфигурации, составляет 20%, 30% и 40% сквозь толщину. Для этих весовых фракций модуль Юнга оценивается с использованием обратного правила смесей. Для кож модуль Юнга оценивается путем подготовки пяти образцов на растяжение из джута / эпоксидной смолы с ориентацией 0 0 /90 0 , 30 0 /60 0 и 45 0 /45 0 , которые впоследствии тестируются в соответствии с рекомендациями ASTM D3039 [44].Плотность кожи определяют экспериментально с использованием процедуры, изложенной в ASTM D792 [45]. В таблице 8 представлены свойства сердцевины и оболочки, использованные в анализе КЭ. Результаты КЭ анализа сравниваются с экспериментальными значениями.

Таблица 8.

Свойства сердцевины и оболочки, использованные в FEA

Образцы, испытанные на изгиб, подвергаются визуальному наблюдению с использованием стандартной техники фотографии для сэндвича FG. Эти методы пригодились при определении характеристик отказов, особенно образцов, разрушенных ударом.

6. Результаты и обсуждение

бутербродов FG проверены на плотность, результаты которых представлены в таблице 9.

Таблица 9.

Результаты определения плотности бутербродов FG

Экспериментальные значения плотности подвергаются статистическому анализу (MINITAB 14), чтобы предложить уравнение регрессии, которое представлено в уравнении 3.

Плотность (кг / м3) = 1099 + [11,6 × масса летучей золы,%] ++ [29,7 × отношение C / H] - [0,459 × ориентация джута] E4

Удобно уравнение 3, которое позволяет без экспериментов предсказывать плотность для большого количества образцов с различным сочетанием факторов в диапазоне выбранных уровней.Плотность увеличивается с содержанием наполнителя, а также с положительными коэффициентами отношения C / H (отношение сердцевины к толщине), в то время как с увеличением ориентации джута наблюдается тенденция к снижению. Очевидной причиной этого может быть более низкий удельный вес при увеличении ориентации кожи.

Исследовано поведение трехточечного изгиба многослойного композита FG в условиях изгибной нагрузки. Результаты анализируются на предмет конкретного модуля и удельной прочности на изгиб. Данные об отклонении нагрузки отслеживаются по всему пути.Данные о нагрузке и соответствующем прогибе записываются с равными интервалами до максимальной нагрузки, при которой образец показывает первый признак разрушения (точка «А»). На графике нанесены значения нагрузки и прогибов, полученные во время испытаний. Типичная кривая прогиба нагрузки показана на Рисунке 8.

Нагрузка-смещение состоит из начальной линейной части, за которой следует нелинейная часть (Рисунок 8). Наблюдается нелинейная механика анализа материалов, которая учитывает комбинированный эффект нелинейного поведения облицовки и материалов сердечника (нелинейность материала) и большие отклонения балки (геометрическая нелинейность).Нелинейное поведение балок при прогибе нагрузки приписывается комбинированному влиянию материала и геометрической нелинейности. Нелинейность материала многослойной балки обусловлена ​​нелинейным нормальным напряженно-деформированным поведением облицовочного материала и сердечника FG. Для длинных пролетов балки, даже при наличии эффекта геометрической нелинейности, общая кривая прогиба нагрузки балки не сильно отклоняется от линейности.

Для длинных пролетов балки нелинейность кривой прогиба нагрузки в основном происходит из-за комбинированного эффекта нелинейности облицовки и больших прогибов балки.Оба эффекта, однако, имеют небольшой вклад в поведение отклонения нагрузки, которое показывает небольшое отклонение от линейности. Некоторые из сделанных общих наблюдений перечислены ниже.

  1. Нагрузка резко уменьшается после окончания упругой области из-за возникновения разрушения в многослойных композитных материалах (от A до B).

  2. Все образцы показали небольшую линейную область (от B до C) до разрушения кожи на стороне сжатия.

  3. Разница в величине смещения, при которой наблюдается пиковая нагрузка для различных типов бутербродов FG, является значительной.

  4. Разрушение происходит на стороне растяжения.

6.1. Удельный модуль упругости

По данным прогиба под нагрузкой средний удельный модуль упругости и прочность для пяти образцов (таблица 10) оцениваются с использованием уравнений 1 и 2.

Рисунок 8.

Поведение при трехточечном изгибе сэндвича

Таблица 10.

Удельный модуль изгиба и прочность для сэндвича FG

Из таблицы ясно видно, что конфигурация прорезиненного материала показала более высокие результаты по сравнению с состоянием зольности для обоих свойств в диапазоне от 7 до 30%.Сдержанные усилия растяжения и сопротивления, возникающие в сердечнике FG, могут быть причинами такого наблюдения при испытании на изгиб, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9.

Нагрузки, действующие на многослойный элемент FG при испытании на изгиб

Состояние резины FG сердцевина в сэндвиче представляет собой зону с высоким содержанием золы со стороны растяжения. В данном случае нагружения наблюдается зарождение трещины от области растяжения к области сжатия. В состоянии резины, поскольку более жесткая зона находится вблизи области растяжения, сэндвич может воспринимать более высокие нагрузки, что приводит к лучшим характеристикам по сравнению с однородными сердцевинами и состоянием зольности в сердцевине FG.Таким образом, такие бутерброды - прекрасные примеры оптимизированного дизайна.

Разработанные сэндвичи FG можно использовать в практических случаях, когда конструкции постоянно подвергаются изгибающим нагрузкам. В зависимости от того, действует ли нагрузка вниз или вверх, бутерброды могут быть размещены с конфигурацией резины вверх или вверх по отношению к сердечникам FG.

На рисунке 10 показан график зависимости отношения сигнал-шум (SN) для конкретного модуля изгиба в зависимости от исследуемых параметров.Отклик отношения SN в удельном модуле изгиба для состояния Rubber Up представлен в таблице 11.

Рисунок 10.

Изменение отношения SN в удельном модуле изгиба (Rubber Up)

Таблица 11. Таблица соотношений

SN для конкретного изгиба модуль (Rubber Up)

Из анализа данных, см. таблицу 11, видно, что отношение C / H и% летучей золы оказывают большее влияние по сравнению с ориентацией. Кроме того, из таблицы и рисунка 10 следует, что образцы с содержанием летучей золы 20%, C / H 0.8 и ориентация 0 0 /90 0 обладают наивысшим удельным модулем изгиба. Это может быть связано с более высоким отношением C / H, подразумевающим большую область с высоким содержанием каучука, придающую более высокий модуль упругости многослойной системе.

6.2. Удельная прочность на изгиб

Результаты удельной прочности на изгиб из Таблицы 10 статистически анализируются и используются для ранжирования переменных, представленных в Таблице 12.

Таблица 12.

Таблица соотношения SN для удельной прочности на изгиб (Rubber Up)

От Таблица отклика SN, можно увидеть, что конкретное поведение прочности на изгиб в значительной степени определяется процентным содержанием летучей золы, за которым следуют ориентация и соотношение C / H.На рисунке 11 представлен график SN для удельной прочности на изгиб в случае резины.

Рис. 11.

График отношения SN к удельной прочности на изгиб (Rubber Up)

Из графика отклика SN, показанного на рисунке 11, наилучшим сочетанием удельной прочности является образец с содержанием летучей золы 40%, C / H 0,4 и ориентация 0 0 /90 0 . Причиной этого может быть эффект жесткости из-за высокомодульного наполнителя и большего количества поверхностно-эпоксидного компонента для более низких соотношений C / H.Аналогичные результаты наблюдаются для конфигурации зольника. Несмотря на то, что W 20 R 0,8 O 45 и W 40 R 0,6 O 0 показывают более высокие значения (Таблица 10) для модуля и прочности соответственно, вывод на основе этих значений не приведет к соответствующий вывод. Причина в том, что эти значения просто основаны на среднем значении. Вывод на основании анализа SN приводит к значимому выводу, поскольку он принимает во внимание средства и разброс данных.Согласно анализу отношения SN, лучшими сэндвич-конфигурациями являются W 20 R 0,8 O 0 и W 40 R 0,4 O 0 для удельного модуля упругости и прочности соответственно. Аналогичное наблюдение отмечено для конфигурации с поднятием пепла. Уравнение регрессии предлагается на основе экспериментальных данных для конкретных свойств изгиба, представленных в уравнениях 4-7.

Удельный модуль изгиба (резина вверх) = 1151– [60,6 × мас.% Летучей золы] ++ [480 × отношение C / H] - [8,38 × ориентация джута] E5 Удельная прочность на изгиб (резина вверх) = 70.4+ [3,87 × мас.% Летучей золы] −– [44,7 × отношение C / H] - [1,19 × ориентация джута] E6 Удельный модуль изгиба (зольность) = 342– [38,2 × мас.% Летучей золы] ++ [ 8945 × Соотношение C / H] - [14,2 × Ориентация джута] E7 Удельная прочность на изгиб (Зольность вверх) = 54,2 + [2,98 × Вес% летучей золы] −– [29,8 × Соотношение C / H] - [0,912 × Ориентация джута] E8

6.3. Анализ методом конечных элементов

Удельная прочность на изгиб оценивается путем моделирования образца и нагрузки (Gupta et al. 2008) в FEA. На рисунке 12 представлен график напряжения изгиба в образце для одного типичного случая нагружения.

Рис. 12.

Напряжение изгиба в направлении x для типичного случая в многослойной конструкции FG

Разрывная нагрузка, взятая из эксперимента, применяется к модели FE. Для этой приложенной нагрузки регистрируют максимальное напряжение (критерий фон промаха) и, наконец, определяют удельную прочность, взяв отношение максимального напряжения к весу образца. Значения удельной прочности, полученные из FEA для трех вариантов градации (Uniform-U, Linear-L и кусочно-линейный-PL) и с экспериментальным подходом, представлены в Таблице 13.

Таблица 13.

Результаты удельной прочности на изгиб (МПа / Нм -1 ) для сэндвича

Важно отметить, что экспериментальные результаты для удельной прочности на изгиб хорошо согласуются со значениями FEA, особенно для тех, которые имеют градацию PL. Замечено, что прочность на изгиб, полученная с помощью FEA, немного выше экспериментальных значений. Это могло быть связано с невозможностью моделирования вкрапления неоднородностей во время обработки образцов, что может привести к снижению удельной прочности.

6.4. Обсуждение разрушенных образцов

В пределах упругой области кривой «нагрузка-смещение» (рис. 8), где не происходит никакого повреждения, реакции всех образцов на приложенные нагрузки очень похожи. Это видно в виде почти постоянного наклона упругой области кривых нагрузка-смещение. Наблюдается, что разрушение начинается в виде возникновения трещины на растянутой стороне образца по мере увеличения смещения. При дальнейшем нагружении оболочка многослойного композита, находящаяся на растянутой стороне, имеет тенденцию к разрушению, что приводит к окончательному разрушению образца.Однако его недостаточно, чтобы привести к окончательному разрушению образца. Замечено, что весь образец ломается гораздо позже, когда происходит перелом кожи. Появление небольшой линейной области (от B до C на Рисунке 8) в конце кривых нагрузка-смещение связано с усилением жесткости сердечника FG перед окончательным разрушением. В процессе нагружения деформация также имеет место на сжатой стороне образца. Трещины возникают со стороны растяжения и распространяются на сторону сжатия внутри сердечника во всех сэндвичах.

Стоит обсудить режим отказа. Образцы сэндвичей, испытанные при изгибе, не показали четкого разделения на части при разрушении. Наблюдается, что сердцевина FG, соответствующая требованиям, успешно поглощает среду. В основном наблюдаются два типа механизмов разрушения: растрескивание оболочки и расслоение между оболочкой и сердцевиной. На рисунке 13 показаны разрушенные сэндвич-образцы с указанием их режимов разрушения.

Рис. 13.

Виды разрушения многослойной конструкции при трехточечной изгибающей нагрузке

Многослойные балки разрушились в центре двух опорных роликов.В этой части балки поперечная сила равна нулю, и существует только чистый изгиб. Таким образом, сэндвич-образцы способны выдерживать более высокий изгибающий момент. По мере увеличения нагрузки на образец разрушения сначала возникают под нагрузками в области растяжения, а затем они распространяются в сторону зоны сжатия через податливую сердцевину FG. Все образцы разрушились при растяжении или сжатии кожи и расслоении кожи и сердцевины. У сэндвичей с более высоким отношением C / H обнаружено расслоение корки и сердцевины. Сердечник FG принимает на себя большую часть нагрузки, применяемой при более высоких отношениях C / H (меньшая толщина оболочки).Поскольку сердцевина состоит из резинового композита, который по своей природе податлив, возникают относительные движения по отношению к обшивке, приводящие к межслойным напряжениям сдвига. По мере того, как величина этих напряжений пересекает силу адгезии, происходит расползание материала. Некоторые сэндвич-образцы остаются неповрежденными даже после первых признаков разрушения. Эти образцы продемонстрировали эффект упругого возврата. Образцы с более низким отношением C / H не работают в основном из-за растрескивания кожи вдоль ориентации джута. Несколько образцов вышли из строя из-за сдвига на границе раздела скин-ядро, показав ступенчатое образование.

7. Выводы

В этом разделе освещаются важные выводы, сделанные на основе представленных ранее результатов. Основные выводы из экспериментальных исследований и исследований методом конечных элементов обсуждаются ниже.

Плотность бутербродов FG увеличивается с увеличением содержания наполнителя и отношения C / H, а с ориентацией джута - уменьшается. Экспериментальное исследование сэндвичей при изгибающих нагрузках для определенного модуля и удельной прочности показывает, что соотношение C / H и массовая доля летучей золы являются определяющими факторами соответственно.Удельный модуль изгиба в обоих случаях (т.е. резина вверх и вверх) образец W 20 R 0,8 O 0 зарегистрировал более высокое значение, в то время как W 40 R 0,4 O 0 показал более высокое значение удельной прочность. Конфигурация с резиновым покрытием показала более высокие результаты по модулю упругости и прочности по сравнению с состоянием взбивания золы. В состоянии зольности зафиксировано увеличение прочности примерно на 30%. Увеличение массовой доли летучей золы привело к увеличению прочности на изгиб примерно на 29% для резинового состояния.Значения удельной прочности, рассчитанные на основе FEA для изгибающих нагрузок, хорошо согласуются с экспериментальными результатами, особенно для кусочной градации.

.

уроков технологии четвертого класса - Qtr. 1

Сенсорный набор, бюджеты электронных таблиц с диаграммами

Уроки технологии четвертого класса сосредоточены на (Qtr.1) - развитии навыков набора текста и бюджетах электронных таблиц с диаграммами, (Qtr.2) кодировании и логических играх, (Qtr.3) редактировании графики / фотографий и (Qtr.4) презентациях.

В 1-м квартале студенты продолжают развивать навыки набора текста вручную.Студенты также создают различные бюджеты в виде таблиц с диаграммами.

Студенты будут изучать словарь электронных таблиц, такой как строки, столбцы, ячейки, данные, значения и формулы. Таблицы могут быть созданы с использованием различных приложений для работы с электронными таблицами от Microsoft, Google, Apple или других подобных программ.

Рекомендации:

  1. Уроки набора текста: сосредоточьтесь на точности набора текста, правильном расположении пальцев, а не на скорости. Скорость будет приобретена естественным образом в течение будущих месяцев и лет уроков набора текста.Однако, если вам нужен эталон количества набранных слов в минуту, я использую около 5 слов в минуту для каждого класса. Это означает, что четвероклассники стремятся печатать в среднем около 20 слов в минуту.
.

Технологические вопросы для шестого класса (класс 6) для тестов и рабочих листов

Вы можете создавать печатные тесты и рабочие листы из этих Технологии 6 класса вопроса! Выберите один или несколько вопросов, установив флажки над каждым вопросом. Затем нажмите кнопку добавить выбранные вопросы к кнопке теста перед переходом на другую страницу.

Предыдущая Страница 1 из 3 Следующие Предыдущая Страница 1 из 3 Следующие .Объяснение

оценок GCSE: что такое 9

подростков по всей Британии с нетерпением ждали результатов их GCSE в четверг после нескольких месяцев неопределенности из-за пандемии коронавируса.

С 2019 года почти все результаты GCSE будут использовать новую шкалу оценок 9-1, которая заменила старую систему A * -G, где 9 является высшей оценкой. Последняя система постепенно вводится в действие с 2017 года.

Если вам нужно напомнить о новой системе, вот все, что вам нужно знать о цифровой шкале оценок GCSE, если вы не уверены, что она означает.

Что такое система числовых оценок и как она влияет на меня?

Когда она была впервые запущена в 2017 году, система оценок 9-1 использовалась только в английском языке, английской литературе и математике.

В 2018 году его использование было расширено еще на 20 предметов. В 2019 году шкала была постепенно увеличена до еще большего количества выпускных экзаменов GCSE, включая (но не ограничиваясь): древнюю историю, астрономию, бизнес, классическую цивилизацию, дизайн и технологии, экономику, электронику, инженерию, медиа-исследования, современные иностранные языки и психологию. .

Самый последний из новых экзаменов планировалось сдать в 2020 году, но из-за вспышки коронавируса экзамены GCSE были отменены. Теперь результаты будут выдаваться на основе предполагаемых оценок учителей.

Шкала представляет собой резкий отход от системы A * - G, с которой учащиеся, родители и учителя были знакомы на протяжении десятилетий, но экзаменационные комиссии говорят, что она «привязана» к старой системе A * - G.

.

Смотрите также

<\br> Карта сайта.