تحقیق در مورد کاربردهای پارچه بازالت توییل در پهپادها
الیاف بازالتچگونه ساخته میشود، ساختار آن و میزان استحکام آن چقدر است؟
جنس طبیعی و غیرسمی الیاف بازالت با ذوب و کشش سنگهای آتشفشانی تولید میشود. برای ایجاد الیاف بازالتسنگ معدن بازالت قبل از اینکه از طریق ریسندههای آلیاژ پلاتین-رودیوم به صورت رشتههای پیوسته کشیده شود، تا حدود ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد گرم میشود. الیاف بازالت به دلیل منشأ زمینشناسی خود دارای ویژگیهای برتر است: در برابر طیف وسیعی از دماها مقاومت میکند، اما عملکرد مداوم آن در دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد از اکثر ماتریسهای رزینی فراتر میرود و الیاف شیشهمقاومت الیاف بازالت در برابر محیطهای قلیایی و اسیدی، عمر مفید طولانی آن را در محیطهای خشن مانند رطوبت بالا و وجود گازهای خورنده بر روی برخی از انواع GFRP تضمین میکند.
بررسی الگوهای بافت توییل
بافت جناغی، تار یا پود شناور و گسترده ایجاد میکند که پارچهای با افتادگی مؤثر و تناسب کامل ایجاد میکند. پارچههای توییل در قطعات پهپاد با پروفیلهای منحنی پیچیده مانند ورودیهای هوا و لبههای بال، چیدمان دستی پارچههای بافت ساده آسانتر از پارچههای بافت ساده است و این امر فرآیند چیدمان دستی را ساده کرده و عیوبی مانند چین و چروک یا عدم تراز الیاف را کاهش میدهد. مزیت آن این است که میتوان از آن در قالبگیری تزریقی رزین به کمک خلاء (VARTM) و قالبگیری انتقالی رزین (RTM) استفاده کرد.
مزایای مکانیکی ساختار توییل این است که شناورهای بلند آن، چین و چروک الیاف را کاهش میدهند. چین و چروک الیاف از نظر تئوری باید راندمان تبدیل استحکام کششی الیاف را بهبود بخشد، که به کامپوزیت اجازه میدهد تا از استحکام الیاف به طور کاملتری استفاده کند. با این حال، پارچههای توییل به اندازه پارچههای بافت ساده، نخهای درهم تنیده زیادی ندارند، که به دلیل انعطافپذیری بیشتر پارچه، مدول برشی درون صفحهای آنها را کمی کاهش میدهد.
اثر تقویت هم افزایی ساختار جناغی بر تحمل آسیب: ترکیبات پلیمری تقویتشده با الیاف بازالت (BFRP) از قبل مشخص شده است که پارچههای جناغی دارای چقرمگی بالایی هستند، به طوری که حالتهای شکست آنها معمولاً شامل استخراج خوشخیمتر الیاف، برخلاف شکست ترد، میشود. از این نظر، هندسهی جناغی این پدیده را بیشتر تقویت میکند. تغییر شکلپذیری گستردهی پارچهی جناغی به آن توانایی جذب انرژی بالایی در موارد بارگذاری ضربهای میدهد. توزیع الیاف و مناطق کوچک تغییر شکل پلاستیک، انرژی ضربه را بیشتر از بین میبرد. به این ترتیب، دوام طبیعی BFRP، همراه با مکانیسم جذب انرژی آن به دلیل ساختار بافت جناغی، تأثیر همافزایی بر تحمل کلی آسیب ضربه ایجاد میکند که جذب انرژی ویژهی یک ماده (SEA) را افزایش میدهد. این امر پارچهی جناغی BFRP را به گزینهای عالی برای ارابههای فرود پهپاد یا لبههای حملهی بال و مناطقی که در معرض برخورد پرندگان یا برخورد آوار قرار دارند، یا هر منطقهی دیگری که به طور قابل توجهی بقای ساختاری پهپاد را در یک محیط عملیاتی پیچیده افزایش میدهد، تبدیل میکند.
