Хүнд даалтын хамгаалалтын эдлэлийн цохилтод тэсвэлтэй даавууны загварчлал

Огтлолт ба цохилтоос хамгаалах тэсвэртэй механизмийн үндэс

Энэ нь хурд цохилтыг тусгаарлах бөгөөд энергийн хамгаалалтын нөлөө үзүүлж зэвсгийн эсвэл захирсан объектын нэвтрэлтийг хязгаарладаг. Хамгаалалтын гол механизмд материал бэхжүүлэх, үрэлт нэмэгдүүлэх болон бүтцийн эвдрэлийг оруулж болно. Дээрх саналын хувьд хүнд хувцасны аюулгүй байдлын тоног төхөөрөмжийн илүү өндөр ашиглалтыг хангах боломжтой гэдгийг харуулсан ба энэ нь SRUS (Soft-Rigid Unified Structure) технологид ашиглагдаж байгаа бөгөөд зорилго нь хамгийн өндөр хамгаалалтын түвшинг хүртэл органик ба анорганик бөөмсийг смолад оруулан хослуулж ашиглах явдал юм. Энэ фазын хоёр дахь эдлэлийн инженерийн технологи нь мэдээллийн ухаантай дайралтын эрсдэлд устгах нөлөө үзүүлдэг.

Хатуу жинхэнэ бүтцийн хувьд уян харимхайн суурь дээр тархсан байдаг. Хөрөөгийн хүрэлцэлтэй болох үед цөмийн хавтгайн алюминийн оксидын бөөмс нь эсрэг огтлолтын хүчийг үүсгэж, зах ирмэгийг идэвхитэй арилгах ба зэврэлийн энерги шингээн авдаг. Энэхүү намхан цацах нь гадаргуугийн саатлын дарааллаар огтлогч багажийг сулруулдаг.

Хатуу хориг: зүүний төрлийн инактивацийн ба үрэлтийн өөрөө бэхэлсэн аргаар. Бөөмийн бат бөх байдал нь хатуу нийлмэл блокийн химийн хатуулагч үйлчилгээний улмаас зүүний хэлбэр алдагдах, зах ирмэг нь муруйх үр дүнд гардаг. Мөн зохион байгуулалт сайтай завсрын зайнууд нь үрэлтийн коэффициентийг нэмэгдүүлж, механик даралтаар бэхэлж, хугалахад хүргэдэг. Эдгээр нэгэн зэрэг үйлчилсэн нөлөөлөөс эвдрэл нь хайлуулж гаргахаас харин дотоод даралтыг зогсооход шилждэг.

Эсэргүүцэх даавуунд шаардагдах механик шинж чанар

Сунгалтанд тэсвэрлэх хүч ба сунгалтын үзүүлэлт

Хуваагдах тэсвийн хүч - Эдлэлийг хувааж чадах таталтын хүч юм. Тулалдаан болон аврах үед хувцас урагдахаас сэргийлэх нь маш чухал юм. Нөлөөлөх үед эрчим хүчнийг зохион байгуулалттайгаар тараахыг зөвшөөрдөг удамшилт хугацаа нь материалын гэмтлийн судалгаагаар батлагдсан (2024): $650 \text{Н/см}^2$-аас дээш хүчдэлд эдлэл бүтцийн хувьд бат бөх байдалтай хэвээр байна. Эдгээр үзүүлэлтүүдийн хамтын тэнцвэр нь урагдлын тархалтаас (осолтой) сэргийлж, өндөр эрсдэлтэй нөхцөл байдалд (чухал) шилжих боломжийг олгох бөгөөд чиглүүлсэн механик довтолгооны эсрэг анхны амьсгалын хамгаалалтыг бүрдүүлдэг.

Урагдлын хүчийг оновчлох аргууд

Хэрэв зөрчигдсөн бол богино хүч нь эдийн гэмтэл нь амжилтгүй болох эсэхийг тодорхойлно. Орчин үеийн аргууд нь хүчний векторын чигийг өөрчлөхийн тулд UHMWPE (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) материал дээр суурилсан хөндлөн наалдсан суурь болон давхар-рипстоп эсгэлтийг ашигладаг. Эдгээр инженерийн эдүүд нь олон замын дагуу хүчийг тархаж, 175 кН/м-ээс илүү урт байлгах чадвар, мөн 400 гсм-аас бага масстай байдаг. Нэмэлт бат бөхжүүлэг нь чиглэлийн олон баганыг ядаж нэг тэнхлэгээр тогтоож, стресс ихтэй бүсэд макроскопийн гэмтлийн эсэргүүцлийг сайжруулахын тулд дохиоллын захын холболтуудад хийгддэг.

Бат бөх-Хатуу байдал Харьцуулах Шинжилгээ

Хэвийн хамгаалалтын хувцас нь чөлөөт байдалд нь хүчийг эрс оруулж, аварга аюултай үед ийм солилцоо нь үнэтэй болдог. Бүтцийн одоо байгаа загварууд нь зөөлөн хавтангуудын дараалан байрласан байж, мөргөлдөөнд л шингэн болон хувирдаг, аюулд өртсөн үед бат бөх болдог. Судалгаагаар ийм фазын шилжилтийн бүтэц нь 97% тасаргалын эсэргүүцлийг хадгалж чаддаг бөгөөд $140^\circ$-ийн үеэр холбогдох боломжийг олгодог. Хэрэв хуваагдсан ч, гофрированны холбоосны хавтанг ба хуваан хамгаалалтын гадаргуугийн тусламжтайгаар хамгаалалтын завсаргүй байх ёстой.

Бэлчээрийн эсэргүүцлийг сайжруулах стратеги

Гадаргуугийн элэгдлийн улмаас бүтээн дээжний амьдрал $68%$-аар буурна. Энэ нь элэгдлийн туршилтын үр дүн юм. Уулзварын хариу арга бол цахилгаан шатгалтаар давсарласан керамик нано давхаргыг (алюмин, цахиурын карбид) ашиглах явдал юм. Ингэснээр гадаргууны хатуулаг нь $~9H$ Моосын хэмжүүрт хүрнэ. Түүнчлэн, парай-арамид ба PTFE (политетрафторэтилен) ширхэгээс бүрдсэн гибрид ширхэгийн загварыг ашигласнаар ширхэгийн доторх бүтцийг элэгдлийн үед хадгалж чаддаг. Энэ нь бидний өрсөлдөгчдийн покрын амьдралыг гурван дахин нэмэгдүүлдэг бөгөөд, ямар нэгэн орчин үеийн элэгдэлгүйгээр ASTM D3389-16 стандарт шаардлага хангана.

Холболтын эсэргүүцлийн механизмууд: Хатуу бөөмс ба Үрэлтийн хүчээр тогтох

Байршуулсан бөөмсийн тархалтын инженерчлэл

Эдлэлийн матрикс доторх биед хортой бөөмсийн эсэргүүцэх чадварыг нэмэгдүүлэх зорилгоор кварцын эсвэл нүүрстөрөгчийн нэмэлт бодисуудыг тархалтын жигд байдал нь материалыг холбогчгүйгээр наалдахыг саатуулж, мөн цацрагийн урсгалыг сайжруулахыг хангана. Энэ нь хурц зүйлсийн мөргөлдөөнийг багасгадаг процесс юм. Одоогийн үйлдвэрлэлийн аргууд нь бөөмсийн жигд тархалтыг арилгаж чаддаггүй боловч жигд тархалтыг (жишээлбэл, смолын хэрэглээнд дууны долгион ашиглах) үндэслэл болгон ашигладаг. Бүтээгдсэн тархалтын загвар нь стандартчилсан шалгалтын аргаар хамгаалалтыг 45%-иас илүү сайжруулж, даавуугийн суналттай байдал, хатан байрлал, хөдөлгөөний чөлөөг хадгалж байдаг. Композит эдлэлийн шинжилгээнд үндэслэн бөөмсийн концентрацийн градиент нь шахагдах мужид илүү сайн үр дүнгээ үзнэ.

Үрэлтийн өөрөө хаагдах бүтцийн зарчим

Тиймээрээр, бөөмсийг эрчимжүүлсэн смолын блокуудын хооронд ашиглагдсан завсрын зураглал нь үрэлтийн уярхаг чанарыг ашигладаг. Энэ нь гадны биетүүд орж ирвэл тэдгээрийн хөрш гадаргууд дээр шууд бэхлэгддэг механик зарчим юм. Хамгийн сайн завсар нь 0.2-0.5 мм байх ёстой ба энэ нь цацрагийн онцгой чанарыг олох боломжтой. Эдгээр тохируулгатай завсрууд нь чөлөөт хөдөлгөөнд даавуугийн хөдөлгөөнийг зөвшөөрдөг бөгөөд үрэлтийн хамааралтай энерги тархах үед ASTM F2878 шалгалтын түвшин-5 коллогийн эсэргүүцлийг үзүүлсэн.

Зөөлөн-Хатуу Нэгдсэн Бүтцийн (SRUS) Зохион Бүтээлтийн Шинэчлэл

Зөөлөн-хатуун нэгдмэл бүтцийн (SRUS) эд нь хатуу жижиг хэсгүүдээр бэхжүүлсэн хатуу смолын зангилуудтай уян зэс оосортой хавсаргасан шинэ хам захируулагч даавуу юм. Энэ санаачлал нь аллюминий оксид зэрэг органик бус бодисуудыг смолын тодорхой мужид зориуд оруулж ирснээр бат бөх чанар болон уян чанарын гол асуудлыг шийдвэрлэдэг. Дулаан даралтаар хэлбэрлэх үед загварын матриц нь блокийн байршлыг удирдаж, уян даавуугийн хоосон зайнуудыг хатуу хамгаалалтын зангилаа мужуудтай харьцуулан харуулдаг.

Чухал техникийн шинэчлэлүүд нь хэсгийн оруулгыг оновчтой болгоход төвлөрдөг: Алмаз (шүв шар 60–240) нь холбоосын захыг батжуулахдаа интерфейсийг хадгалж байдаг. Эдгээр нь хоёр ирмэгтэй блокууд юм. Зүсэх үед зэмсгийн ирмэг дээрх хэсгүүд нь эсрэг зүсгийн гэмтлийг урвалын зулзаар дамжуулан устгаж өгдөг. Хатгалаас хамгаалахдаа, хатуу мужууд нь зүүний үзүүрийг пассивжуулах, мөн завсрын үрэлтийн өөрийгөө түгжих чадварыг нэмэгдүүлдэг—өөрөөр хэлбэл, даавуугийн завсар орж ирсэн зүйлийг бэхлэхэд ашигладаг. Худалдааны стандарт тестүүд нь SRUS материалыг зүсэлт ба хатгалтын эсэргүүцлийн хамгийн өндөр ангилалд хамааруулдгийг баталгаажуулж байна. Мөн өөрөөр хэлбэл, уламжлалт даавуунуудтай харьцуулахад хатгалтын эшний утгыг 38% -иар дээшлүүлдэг.

Ирээдүйн сайжруулалт нь дулаан шингээх чадварыг нэмэгдүүлэх, бүсийн хөдөлгөөний чөлөөтэй байдал болон жин эвдэрч гэмтэхгүйгээр ширхэг-смоллын наалдацын нарийн зэрэгцээ байршилыг зорьж байна. Энэхүү архитектур загварын шилжилт нь их эрсдэлтэй салбарт зориулагдсан, хөдөлгөөнтэй аюулгүй байдлыг хангах чиглэлээр дараагийн үеийн хам захын тоног төхөөрөмжийг идэвхижүүлдэг.

Эсэргүүцэх даавууг шалгах стандарт болон баталгаажуулах журмын тухай

Хам захын эдлэлийн ASTM/ISO харгалзах шаардлага

Тэд хамгийн багадаа эрсдэлтэй орчинд ажиллахдаа найдвартай байхын тулд дэлхийн хэмжээнд заагдсан стандартуудад нийцэх шаардлагатай. ISO стандартууд нь урт зузаан бөгөөс хэмнэлттэй, хэмжээний тогтвортой байдлын дэлхийн хэмжээний үзэл бодолтой байдаг бол механик шинж чанаруудыг магадлах жишээлбэл ховхрох эсэргүүцэл ба элэгдлийн туршилтыг ASTM (Америкийн материал турших нийгэмлэг) дүрмийн дагуу маш гүнзгий шалгадаг. Ийм шаардлагуудыг биелүүлэх нь таны салбарын онцлог аюулгүй байдлын нөхцөл байдал - химийн бодисын нөлөө, гал, хурц нөлөөлөл гэх мэт - тэсвэртэй бөгөөд таны нийлүүлэгчид үйлдвэрлэх бүтээгдэхүүний чанарыг тогтмол байлгах боломжийг олгодог. Эдгээр протоколуудын дагуу гурав дахь талын сертификатын шалгалт шаардлагатай байдаг тул эдгээр бүтээгдэхүүний гүйцэтгэл нь лаборатори болон бодит нөхцөлд ижил байна.

Нөлөөллийн эсэргүүцлийн туршилтын аргачлал

Эсэргүүцэх чадварын баталгаажилтыг аж үйлдвэр, эсвэл тактикийн орчны стрессыг имитацлах динамик цохилтын симуляциудаар үнэлдэг. Конус эсвэл ирмэгийн цохилтын индендерүүдийг нарийн тогтоосон цохилтын хүч (жишээ нь: 24Ж–150Ж) хэмжихийн тулд калибрайлдаг бөгөөд ердийн уналтын башны тестүүдэд энергийн шингээлтийн заагыг хэмждэг. Деформацийн хурдыг мандалт их камеруудын тусламжтайгаар тооцоолдог ба проникацийн эсэргүүцлийг ачааллын сенсоруудыг ашиглан хэмждэг. Тестэд хамрагдсан эдлэлийн материалын гэрчилгээний түвшин (жишээ нь: ASTM F2878 стандартын хурзан хамгаалах тоноглолын спецификаци)-ийг түвшин бүрээр нь ангилж, хамгаалалтын зэрэг хамгийн доод түвшнээс хамгийн өндөр хүртэлх мужид хуваадаг. Баталгаажуулалтын хоёр чухал тал бол шок болон вибрацын тестлэлт, давталтат стрессийн дараах баталгаотой ажиллагааг нотлох замаар мөчлөгийн болон нас хугацааны тэсвэрт байдлыг шалгах явдал юм.

Эсэргүүцэлт материал техникийн параметрүүд

Дэвшилтэт техникийн үзүүлэлтүүд нь хамгаалалтын эдлэлийн үндсэн, хэрэглээний болон урт, эсвэл бага эсэргүүцлийн туршилтын үзүүлэлтүүдээс илүү өргөтгөсөн утгыг агуулдаг. Эдгээр нь хэмжээний харьцаа (г/м2 нийтлэг хүрээний хувь хэмжээ), энерги шингээх (мЖ) үзүүлэлтүүд, мөн хамгийн түүнд нөхцөлд баталгаажуулсан үед температурын хамааралтай сунамхай чанарын утгууд юм. Жишээлбэл, дэвшилтэт нийлмэл материалын хувьд -30°C температурт 330% сунгах чадвараар дагуу 289% хурдны нөлөөнд тэсвэртэй байдал нэмэгдсэн байдаг бөгөөд энэ чанарыг зөвхөн энгийн бат бөх чанарын туршилтаар тодорхойлох боломжгүй байдаг.

Хайлбарын хүч (ASTM D1424) ба элэгдлийн циклүүд (ASTM D3886), мөн хатуулагийн-суналтын шилжилтүүдийн хооронд нийцмэл байдаг. Эдгээр хүчин зүйлс нь ажлын хувцас гэх мэт их элэгдэлтэй хэрэглээний үед бүтээгдэхүүний ашиглалтын хугацаанд суурь болдог. Ажиллагааны үзүүлэлтүүд одоо тороны хүчний тэсвэр - бүтцийн эвдрэл эхлэх эргэлтийн стрессын зааг - ялангуяа протоколд тодорхойлогдсон нөлөөллийн шинжилгээнд баталгаажсан байдаг.

Түгээмэл асуулт

Охид, цохилтын эсрэг тулгамдсан хамгаалалтын механизмууд юу вэ?

Түлхүү хамгаалалтын механизмуудад материал батжуулах, үрэлтийг нэмэгдүүлэх, композит даавуун доторх бүтцийн гэмтэл ордог. Эдгээр нь микроскопин элэгдэл, жижиг хэсгүүдийг бэхжүүлэх замаар хамгаалалтыг сайжруулдаг.

Зөөлөн-Хатуу нэгдсэн Бүтцийн (SRUS) хамгаалалтыг сайжруулахад хэрхэн тусалдаг вэ?

SRUS нь хамгаалалтыг сайжруулахын тулд бүтцийн дотор хүчилтөр бус элементүүдийг ашиглан зөөлөн ба хатуу материалыг нэгтгэнэ. Энэ нь уян хатан чанар, болон үнэмлэхүй чанарыг хадгалж өнцөгт хамгаалалтын чадварыг дээшлүүлдэг.

Тэсвэртэй даавуу ямар стандартын шаардлагад нийцэх ёстой вэ?

Тэсвэртэй даавуу нь ASTM ба ISO стандартын шаардлагыг хангаж, инженерийн болон тактикийн орчинд тохирох механик шинж чанаруудыг багтаасан байх ёстой. Жишээ нь: сунгалт, хуваагдал, элэгдлийн тэсвэр.

Элэгдэлд тэсвэртэй байх стратеги яагаад чухал вэ?

Даавууны гадаргуу элэгдэж байвал ашиглах хугацаа нь ихээр багасах боломжтой. Иймд керамик нано давхаргыг ашиглах замаар гадаргууны хатуу чанарыг сайжруулж, материал нь удаан хугацаагаар ашиглагдах боломжийг олгодог.

Үрэлтийн үед тогтоох зарчим гэж юу вэ?

Эдгээр зарчим нь гадны биетийг бэхлэх, зогсооход даавууны завсыг тодорхой байдлаар зохион бүтээхэд суурилдаг. Энэ нь хөндлөн чиглэлд хүч үйлчилснээр статик үрэлтийн коэффициент нэмэгдэж, пронзенийн (хутгалах) тэсвэрийг дээшлүүлдэг.