Sebelum masuk ke bahan dan pengaturan yang menentukan kekuatan bagian yang diproduksi menggunakan ATL/ AFP dan komposit, penting untuk memahami fisika dan teori di balik berbagai aspek yang mempengaruhi kekuatannya. Di bagian ini, kami membahas 3 konsep yang meletakkan dasar untuk suku cadang ATL/AFP yang kuat.
Dasar-dasar Beam Bending
Suku cadang ATL/AFP jarang terbuat dari serat karbon 100%, karena bermanfaat untuk penghematan biaya dan material untuk memperkuat hanya bagian yang mengalami kekuatan paling besar. Inilah sebabnya mengapa sebagian besar bagian komposit dibuat lebih seperti sandwich, dengan bagian terluar menjadi bahan komposit dan struktur internal menjadi intinya. Tujuan utama inti adalah untuk meningkatkan bagian dengan ketebalan yang diinginkan, tanpa membangunnya dengan serat karbon yang mahal. Jadi, apakah ketebalan cangkang atau kepadatan inti berkontribusi lebih pada kekuatan bagian? Jawabannya berasal dari teori pembengkokan balok sederhana. Penerimaan utama dari teori pembengkokan balok adalah bahwa permukaan atas dan bawah balok mengalami gaya paling besar saat ditekuk, dan kita dapat mengoptimalkan kekuatan balok untuk beratnya dengan hanya menambahkan material pada titik ekstrem ini, dan menggunakan bahan sesedikit mungkin. Misalnya kita memiliki balok sederhana, seperti jembatan, didukung di kedua sisi, dan berat berpusat di antara dukungan ujung, seperti yang ditunjukkan pada diagram berikut. Gambar 1:Kasus pembebanan dasar dari balok yang ditopang pada dua titik, dengan pemberat di tengah Kita dapat mengabstraksikan model ini ke 3 titik kontak yang dialami balok - satu untuk bobot, dan dua untuk mendukung. Ini membentuk segitiga, seperti itu, di mana titik kontak menjadi simpul. Gambar 2:Menyederhanakan titik kontak akan menciptakan segitiga di mana gaya akan diterapkan Saat beban menerapkan gaya pada balok ini, bayangkan gaya yang didistribusikan bersama dengan struktur segitiga ini. Dua segmen miring dikompresi, dan segmen horizontal dibebani dalam ketegangan. Gambar 3:Gaya didistribusikan di sepanjang segitiga Gaya didistribusikan di sepanjang segitiga. Besarnya gaya horizontal pada akhirnya tergantung pada tebal balok. Saat balok menjadi lebih tebal sementara beban tetap konstan, sudut alas segitiga meningkat, mengurangi gaya horizontal yang dihasilkan pada balok. Saat kita memperbesar balok, seperti itu, kita dapat melihat sudut gaya yang diterapkan pada tumpuan menjadi lebih vertikal: Gambar 4:Saat balok menebal, segitiga menjadi lebih tinggi. Dengan demikian distribusi gaya berubah Seiring meningkatnya sudut ini, gaya tarik yang dihasilkan berkurang. Ini berarti balok yang lebih tebal akan lebih mudah menahan gaya tarik lentur dari berat daripada balok yang lebih tipis. Masuk akal bahwa balok yang lebih tebal mampu menopang lebih banyak berat daripada balok yang lebih tipis, dan teori ini menjelaskan alasannya. Aspek yang terkait dengan teori pembengkokan balok menjelaskan bahwa beban terbesar pada balok bengkok diterapkan pada titik ekstremnya. Gaya lentur yang diterapkan pada balok berubah menjadi gaya tarik dan tekan pada kedua sisi dari apa yang disebut "sumbu netral", bidang dalam balok yang tidak mengalami beban. Dalam hal ini, material di bawah sumbu netral dibebani dalam gaya tarik dan di atas sumbu netral dibebani dalam gaya tekan. Gambar 5:Semakin jauh dari sumbu netral, semakin besar gaya yang dihasilkan Informasi ini menunjukkan bahwa jika mengoptimalkan balok untuk kekuatan dan beratnya, material memiliki dampak terbesar pada permukaan atas dan bawah bagian, sedangkan bagian tengah menanggung gaya geser yang relatif kecil. Terutama di ATL/AFP, beban tarik lebih penting dan lebih mudah untuk dioptimalkan daripada beban tekan, karena setiap lapisan serat berperilaku seperti untaian (lebih lanjut tentang ini nanti). Ini menjelaskan mengapa pipa bundar dan kotak, balok-I, dan balok-T begitu umum dalam konstruksi; mereka menghemat berat dengan hanya menambahkan bahan di mana tekanan tertinggi dialami. Sebuah tabung melingkar dapat menangani pembebanan dari semua sisi, karena dari mana pun gaya diterapkan, ada dua "permukaan" di ujungnya. Sebuah kotak dapat menangani beban dari empat sisi karena dari sisi mana pun beban diterapkan, sisi yang berlawanan siap untuk mengalami tegangan. Namun, balok-I hanya mampu menangani gaya ekstrem dari dua sisi, dan demikian pula, balok-T hanya efisien saat mengalami beban dari satu sisi. Gambar 6:Penampang melintang yang berbeda dari balok struktur Berbagai jenis balok memotong material di area yang berbeda berdasarkan bagaimana mereka berharap untuk dimuat. Jadi ketika memikirkan tentang bagian-bagian dalam pembengkokan, ingatlah dua hal ini:
Bak yang lebih tebal lebih kuat dari balok yang lebih tipis
Blok yang mengalami pembengkokan mengalami beban tertinggi pada permukaannya
Setelah kita membahas dasar-dasar pembengkokan balok, teori ini dapat dilanjutkan dengan merancang komponen-komponen penting, seperti sayap pesawat, tiang kapal, dan bahkan sasis otomotif. Setelah pemahaman yang kuat terbentuk, kemungkinan komposit hampir tidak terbatas!
Tentang Addcomposites
Tambahkan komposit adalah penyedia sistem Penempatan Serat Otomatis (AFP). Sistem AFP dapat disewa setiap bulan untuk bekerja dengan termoset, termoplastik, penempatan serat kering, atau dikombinasikan dengan printer 3d.
