Բեռնատար Պաշտպանական Սարքավորումների Համար Թունելային Դիմացկուն Տեքստիլի Նախագծում

Կտրվածքի և թրթկման դիմաց դիմացկունության մեխանիզմների հիմունքներ

Այն համատեղում է ֆիզիկական խոչընդոտ և էներգետիկ պաշտպանության էֆեկտ՝ սուր կամ ծայրամասային օբյեկտների թափանցումը կանխելու համար: Հիմնական պաշտպանական մեխանիզմներից են նյութի կոշտացումը, շփման մեծացումը և կառուցվածքի վնասվածքը, որոնք ներառված են կոմպոզիտ ձևաթղթերի մեջ: Նախորդ առաջարկի վերաբերյալ հանդիսատեսին ցույց է տրվել, որ հնարավոր է ձեռք բերել անձնական պաշտպանության ավելի բարձր կատարում՝ միավորելով մեղմ և կոշտ նյութերը մեկ կառուցվածքում, ինչպես արված է SRUS-ում (Մեղմ-Կոշտ Միասնական Կառուցվածք), որի նպատակն է ձեռք բերել ամենաբարձր պաշտպանության աստիճանը՝ միավորելով օրգանական և անօրգանական մասնիկները, որոնք ներառված են խեժերում: Այս փուլային երկու տեքստիլ ինժեներական տեխնոլոգիան ավելի քան քայքայիչ է արձագանքում ներխուժող սպառնալիքներին հարվածի իրադարձության ընթացքում:

Շերտի դիմադրությունը առաջանում է ճկուն հիմքերում կոշտ մասնիկների բաշխումից: Կտրիչի հետ շփվելու ընթացքում ներդրված ալյումինի օքսիդի մասնիկները առաջացնում են հակառակ-կտրող ուժեր, որոնք ակտիվորեն վատացնում են սուր եզրերը՝ կլանելով մասնատման էներգիան: Այս միկրոմակարդակի մաշումը պրոգրեսիվ ձևով թույլատրում է կտրող գործիքները մակերեսային խաթարումների միջոցով:

Փորվածքի պաշտպանություն՝ ասեղաձև պասսիվացման և շփման ինքնափակման միջոցով: Մասնիկային ամրապնդման արդյունքում ասեղի դեֆորմացիան և ծայրի ճկումը տեղի են ունենում կոշտ կոմպոզիտային բլոկի քիմիական պնդացման արդյունքում: Նույն ժամանակ, լավ նախագծված միջակայքերը մեկը մյուսի հետևանքով մեծացնում են շփման գործակիցները և դրանք փակում ու ծռում են մեխանիկական ճնշման տակ: Այս համատեղված էֆեկտները ձևափոխում են ամրության ձևը՝ հարթական թուլացումից դեպի ճեղքվածքի կանգնած վիճակ:

Կարևոր մեխանիկական հատկություններ դիմադրող գործվածքներում

Ձգման դիմադրություն և երկարացման արդյունավետության չափանիշներ

Ծանրաբեռնվածության դիմացկունությունը՝ ձգող ուժն է, որը կտորը կարող է հանդուրժել առանց տանջվելու, կարևոր է մարտական և փրկության իրավիճակներում խորանարդների պոկումը կանխելու համար: Երբ հարվածը տեղի է ունենում, վերահսկվող երկարացումը թույլ է տալիս էներգիան ռազմավարական կերպով բաշխել, ինչպես ապացուցված է նյութերի աղեղի ուսումնասիրություններով (2024): Կտորեղենը կառուցվածքային կայունություն է պահպանում 650 Ն/սմ²-ից բարձր: Այս ցուցանիշների համադրության հավասարակշռությունը ապահովում է դիմադրություն (աղետալի) ճեղքվածքների տարածման դեմ, միևնույն ժամանակ ապահովելով (կրիտիկական) շարժունակություն բարձր ռիսկային հակամարտության իրավիճակներում և հանդիսանում է ուղղորդված մեխանիկական հարձակումների դեմ սննդային պաշտպանության առաջին գիծ:

Խզման դիմացկունության օպտիմալացման տեխնիկա

Երբ խախտվում է, կտրման դիմացկունությունը որոշում է, թե արդյոք գործվածքի խախտումը կաճի ամբողջական ձախողման մեջ: Ժամանակակից մեթոդները օգտագործում են խաչ-շերտավորված UHMWPE (Ուլտրաբարձր մոլեկուլային քաշի պոլիէթիլեն) ստորակետեր և կրկնակի կանգնառի հյուսվածքներ՝ լարման վեկտորների ուղղությունը փոփոխելու համար: Այս ճարտարապետական գործվածքները տեղային ուժերը տարածում են բազմակի բեռնման ճանապարհներով, ինչի արդյունքում ստացվում են կտրման դիմացկունություններ, որոնք գերազանցում են $175 \text{kN/m}$-ը և առաջարկում են պակաս, քան $400 \text{gsm}$ զանգվածի բյուջե: Լրացուցիչ ամրապնդումը կապված է կարերի հանգույցներում՝ լարման կենտրոնացած տիրույթներում մակրոսկոպիկ ձախողման դիմադրությունը բարելավելու համար՝ մանրաթելերի բազմասյունային ամրացում ավելի քան մեկ առանցքով:

Տևականության-ճկունության փոխզիջման վերլուծություն

Ընդհանուր պաշտպանական սարքերը ունեցել են միակողմանի փոխանակում՝ շահագործման հնարավորությունը զոհելով ուժի համար, ինչը վթարային իրավիճակներում շատ թանկ էր արժենում։ Գոյություն ունեցող կոնստրուկտիվ լուծումները հիմնված էին կոշտ սալերի և հեղուկային շերտերի հերթական դասավորության վրա, որոնք հեղուկանում էին հարվածի դեպքում, բայց պինդ վիճակի էին անցնում վտանգի դեպքում։ Ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին, որ այդպիսի ֆազային փոխանակման կառուցվածքը կարող է պահպանել 97% կտրվածքի դիմադրությունը և թույլատրել հոդի $140^\circ$ ճկման անկյուն։ Նույնիսկ երբ արմատուրը բաժանված է, այն պետք է ապահովի հոդավորման կետեր առանց պաշտպանության բացերի շնորհիվ կորուստային մասերի և բաժանված արմատուրի սալերի։

Խորդուբախի դիմադրության բարելավման ռազմավարություններ

Ծածկույթի հարյուրամյակը նվազում է $68%$-ով՝ մակերևույթի վատթարացման պատճառով, հագումային ցիկլի սիմուլյացիաների հիման վրա: Դրա դեմ պայքարելու համար օգտագործվում են գոլորշիով նստված կերամիկ նանոթափութներ (ալյումինի օքսիդ/սիլիցիումի կարբիդ բաղադրույթներ), որոնք մակերևույթի կոշտությունը բարձրացնում են $~9H$ Մոհսի չափանիշով: Նույն ժամանակ, խառը մանրաթելերի փաթաթված միջուկները՝ պարա-արամիդի և PTFE (պոլիտետրաֆտորէթիլեն) մանրաթելեր պարունակող, պահպանում են ենթամակերևութային մանրաթելերի ամբողջականությունը, երբ դրանք ենթարկվում են շփման ուժերի: Այն մեր մրցակիցների ծածկույթների համեմատ երեք անգամ ավելի երկար է տևում ագրեգատներում մասնիկների առկայությամբ առանց ցանկացած նշանակալի մաշվածության, քանի որ համապատասխանում է ASTM D3389-16 ստանդարտներին։

Թույլ չտվող մեխանիզմներ. Կոշտ մասնիկներ և շփման ինքնափակում

Տեղադրված մասնիկների բաշխման ճարտարագիտություն

Տեքստիլ մատրիցում սիլիցիումի կամ ածխածնի հիմքի վրա հաստ մասնիկների կամ ավելացուցիչների առկայությունը դիմադրության տաք հանգույցներ է առաջացնում: Մասնիկների մակերեսին օպտիմալ բաշխումը կանխում է նյութի կպչուն լինելը առանց խառնիչի, և ապահովում է լավ բեկում կայուն պասսիվացման շնորհիվ՝ այն գործընթացի միջոցով, երբ սուր առարկաները հարվածի դեպքում ավելի թույլ են դառնում: Ներկայիս արտադրողական մեթոդները չեն կարող վերացնել մասնիկների հավասարաչափ բաշխման խնդիրը, սակայն հիմնված կլինեն հավասարաչափ մասնիկների բաշխման վրա (օրինակ՝ ուլտրաձայնային ցրում խեժի կիրառման մեջ): Նախագծված բաշխման օրինաչափությունները պաշտպանությունը բարձրացնում են ավելի քան 45% ստանդարտացված փորձարկման մեթոդներից, միևնույն ժամանակ պահպանելով ձգումը ամբարձիչ հարմարավետության և շարժման հեշտության համար: Մասնիկների կոնցենտրացիոն գրադիենտները գերազանցում են կրիտիկական հարվածի տիրույթներում հիմնված կոմպոզիտ տեքստիլ վերլուծության վրա:

Շփման ինքնափակման կառուցվածքային սկզբունքներ

Հետևաբար, մասնիկներով հա reinforce ացված խցանների միջև օգտագործվող միջակա կառուցվածքը շահագործում է շփման ինքնաթիական ամրապնդումը. այսինքն՝ մեխանիկական սկզբունք, ըստ որի՝ օտար մարմինները, եթե նրանք թափանցում են ներս, անմիջապես ամրագրվում են իրենց կպչուն հարթությունների վրա: Երբ թափանցման փորձերի ընթացքում լայնական ուժերն աճում են, ստատիկ շփման գործակիցները աճում են էքսպոնենտային և առաջանում է աստիճանական դիմադրություն, որը կանխում է օբյեկտի առաջխորանցումը: Մեղմ-կոշտ համակցված համակարգի համար գիտական հետազոտությունները ցույց են տվել, որ օպտիմալ միջակը 0.2-0.5 մմ սահմաններում է օպտիմալ ամրագրման արդյունավետություն ստանալու համար: Այս կարգավորված միջակները թույլ են տալիս ազատ շարժումների ընթացքում կտորի թափվածք և նույնիսկ հաստատվել է ASTM F2878 ստուգման մակարդակ 5 թափանցման դիմադրություն շփման կախյալ էներգիայի ցրման շնորհիվ:

Մեղմ-Կոշտ Միասնական Կառուցվածք (SRUS) Նախագծման Նորամուծություններ

Մեղմ-կոշտ միասնական կառուցվածքի (SRUS) կտորը հեղափոխական պաշտպանական տեքստիլ նյութ է, որը միացնում է ճկուն կտորի մատրիցները կոշտ մասնիկներով հարստացված խեժային հանգույցների հետ: Սա լուծում է տևականության և ճկունության միջև եղած հիմնարար հակասությունը՝ ռացիոնալ կերպով ներառելով անօրգանական մասնիկներ (օրինակ՝ ալյումինայի) ընտրովի խեժային տիրույթներ: Տաքացման մոլդավորման արդյունքում ձևավորվում է կաղապար, որն որոշում է հանգույցների տեղաբաշխումը՝ ստացվում է կոմպոզիտ, որտեղ ճկուն կտորի խոռոչները հակադրվում են պաշտպանական կոշտ հանգույցային տիրույթներին:

Կարևոր տեխնիկական նորամուծությունները կենտրոնացած են մասնիկների ներդրման օպտիմալացման գործում. Ալյումինե (60-240 աման) մեծացնում է խեժային բլոկի կոշտությունը՝ պահպանելով ինտերֆեյսը: Այս բլոկները երկկողմանի են: Խորանալու ընթացքում գործիքի եզրին գտնվող մասնիկները միկրոաբրազիվ մեխանիզմով հակառակ կողմի վնասում են սղոցի սուր եզրերը: Ծածկապարանի դեմ դիմադրության դեպքում կոշտ գոտիները միասին հանգեցնում են ասեղի ծայրի պասսիվացման և ճեղքերից առաջացած շփման ինքնափակմանը, այսինքն՝ կտորի ճեղքերը սեղմվում են՝ արտադրանքի ներխուժումը կանգնեցնելու համար: Առևտրային ստանդարտ փորձարկումները հաստատում են, որ SRUS նյութերը դասվում են որպես բարձրագույն սորտային կտրման և ծածկապարանի դիմադրության նյութեր, և ավանդական կտորների համեմատ առաջարկում են մինչև 38 % ավելի բարձր ծածկապարանի շեմ

Ապագայի փոքրացման թիրախը մասնիկ-խեժային կպչուն հատկություններն են և ցանցի աստիճանական փոփոխությունը՝ էներգիայի կլանման մեծացման համար առանց դրապի կամ քաշի վնասի: Այս ճարտարապետական մտածելակերպի փոփոխությունը հնարավորություն է տալիս հաջորդ սերնդի պաշտպանական սարքավորումներ ստեղծելու բարձր ռիսկային ոլորտների համար, որտեղ անհրաժեշտ է անվիճական շարժունակություն և անվտանգություն:

Պաշտպանողական կտորների համար Ստանդարտներ և Ստուգման Ծառայություններ

ASTM/ISO Համապատասխանության Պահանջներ Պաշտպանական Տեքստիլների Նկատմամբ

Նրանք պետք է համապատասխանեն խիստ միջազգային չափանիշների՝ հուսալի մնալու համար, նույնիսկ վտանգավոր պայմաններում: ISO չափանիշները տրամադրում են այդպիսի պարամետրերի միջազգային տեսակետ, ինչպիսիք են ձգման դիմադրությունը և չափահաստատունությունը, իսկ մեխանիկական հատկությունների համար, ներառյալ ճաքերի դիմադրությունը և մաշվածությունը, խիստ ստուգումներ են իրականացվում ASTM-ի (Ամերիկյան նյութերի փորձարկման ընկերություն) տեխնիկական պայմանների համաձայն: Համապատասխանությունը երաշխավորում է, որ ձեր գործվածքները դիմանալու են ձեր ոլորտին բնորոշ վտանգներին՝ անկախ նրանից, թե դա քիմիական աղտոտում, հրդեհ, թե սուր հարված է, միևնույն ժամանակ պահպանելով ձեր մատակարարների կողմից տրամադրվող հաստատուն որակը: Ըստ այս կանոնակարգերի պահանջվում է երրորդ կողմի վարկանիշային վկայական, որն ապահովում է այս ապրանքների համապատասխանությունը լաբորատոր և իրական աշխարհային կիրառությունների պայմաններում:

Կոնտակտային դիմադրության փորձարկման մեթոդաբանություն

Վիճակագրական դիմադրության հերքումը գնահատվում է արդյունաբերական կամ ռազմավարական միջավայրերի լարվածությունը նկարագրող դինամիկ պունկտուրային սիմուլյացիաներով: Կոնաձև կամ եզրային հարվածային ինդենտորներ են կալիբրվում ճշգրիտ հարվածի ուժերի (օրինակ՝ 24Ջ–150Ջ), որպեսզի չափեն էներգիայի կլանման շեմը սովորական թռիչքային աշտարակի փորձարկումներում: Դեֆորմացիայի արագությունները հաշվարկվում են հիմնված բարձր արագությամբ տեսախցիկների վրա, իսկ թափանցման դիմադրությունը չափվում է բեռնման սենսորների միջոցով: Փորձարկված գործվածքները պետք է համապատասխանեն մակարդակային սերտիֆիկացիաներին՝ ինչպես օրինակ ASTM F2878 սպեցիֆիկացիաները հարվածային դիմադրության համար, որոնք նյութերը դասակարգում են պաշտպանության մակարդակների՝ նվազագույնից մինչև էքստրեմալ մակարդակներ: Ստուգման երկու կարևոր կողմեր են ցնցումների և թրթռումների փորձարկումը և արագացված տարիքային պրոտոկոլները, որտեղ հաստատվում է կայուն աշխատանքը կրկնվող լարվածություններից հետո, ապացուցելով կյանքի տևողության տևականությունը:

Դիմադրողական գործվածքի առաջադեմ սպեցիֆիկացիոն պարամետրեր

Բարձրացված տեխնիկական պարամետրերը ներառում են հիմնականից ավելի շատ արժեքավոր, քայքայման կամ մաշվածության ցուցանիշների գերազանցում հարուստ պաշտպանողական տեքստիլի համար: Դրանք կշռի և ծածկման (գ/մ2-ն ընդգրկված է ծածկման գործոնի % -ով) հարաբերակցություններն են, էներգիայի կլանման (մՋ) ցուցանիշները և ջերմաստիճանից կախված ճկունության (երբ հաստատված է ծայրահեղ պայմաններում) արժեքները: Օրինակ, ցույց է տրվել, որ բարձրացված կոմպոզիտները -30°C-ում կարող են հասնել բերանի դիմադրության ուժի 289% աճի 330% երկարացմամբ, ինչը հնարավոր չէ բնութագրել միայն սովորական տևականության փորձարկումների միջոցով:

Կա հարձակման դիմաց դիմադրության (ASTM D1424) և մաշվածության ցիկլերի (ASTM D3886) ու կոշտության-ճկունության անցումների միջև փոխզիջում: Այս գործոնները պայմանավորում են ապրանքի օգտակար ժամկետը բարձր մաշվածության կիրառումներում, ինչպես օրինակ՝ արդյունաբերական աշխատանքային հագուստը: Ներկայումս կատարողական չափանիշները ներառում են գործնական չափումներ, ինչպես օրինակ՝ պտտման ուժի դիմաց դիմադրությունը՝ պտտման լարման շեմը, որի դեպքում կառուցվածքը սկսում է անջատվել՝ ստուգված սպեցիֆիկ հարվածի թեստավորման միջոցով:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ո՞րն են հիմնական պաշտպանական մեխանիզմները կտրվածքների և ծակվածքների դեմ:

Հիմնական պաշտպանական մեխանիզմները ներառում են նյութի կոշտացումը, շփման մեծացումը և կոմպոզիտային կտավների կառուցվածքային վնասվածքները: Դրանք ներառում են միկրոմակարդակային մաշում և մասնիկների ամրապնդում պաշտպանությունը բարելավելու համար:

Ինչպե՞ս է Մեղմ-Պինդ Միասնական Կառուցվածքը (SRUS) բարելավում պաշտպանությունը:

SRUS-ն մի կառուցվածքում համատեղում է ճկուն և պինդ նյութեր՝ անօրգանական մասնիկների, օրինակ՝ ալյումինայի միջոցով պաշտպանությունը բարելավելու համար: Այն հավասարակշռում է ճկունությունը և տևականությունը հավանական պաշտպանական հնարավորություններով:

Ի՞նչ ստանդարտների պետք է համապատասխանեն դիմացկուն փաստաթղթերը:

Դիմացկուն փաստաթղթերը պետք է համապատասխանեն ASTM և ISO ստանդարտներին, որոնք ապահովում են բարձր մեխանիկական հատկություններ, ինչպիսիք են ձգման դիմադրությունը, ճղվելու դիմադրությունը և մաշվածքի դիմադրությունը, որոնք հարմար են արդյունաբերական և ռազմավարական միջավայրերի համար:

Ինչու՞ է կարևոր մաշվածքի դիմադրության ռազմավարությունը:

Դրանք կարևոր են, քանի որ փաստաթղթերի կյանքը կարող է զգալիորեն կրճատվել մակերեսի վնասվածքների պատճառով: Քերամիկական նանոլապերի նման տեխնիկաների կիրառումը կարող է բարելավել մակերեսի կոշտությունը և երկարացնել նյութի կյանքը:

Ի՞նչ են նշանակում շփման ինքնաշարժ փակման սկզբունքները:

Այս սկզբունքները ներառում են փաստաթղթի բաց տեղերի նախագծումը՝ արտաքին մարմինները արգելափակելու և անշարժ պահելու համար, որոնք օգտագործում են լայնական ուժերի հետ մեծացող ստատիկ շփման գործակիցները՝ խրթման դիմադրությունը բարելավելու համար: