Устойчивост на удар в сърцевината с пчелна пита - Новини

В много инженерни приложения-транспортни каросерии, релсови превозни средства, морски конструкции, защитни заграждения и модулни сгради-въздействието не е изключително събитие. Това е нормална част от експлоатационния живот.

Въздействията възникват от:

Мотокари и товаро-разтоварна техника

Отломки и пръскане по пътищата

Инструменти и дейност по поддръжка

Случайни сблъсъци по време на товарене

Микро-въздействия,-предизвикани от вибрации

Следователно проектирането за устойчивост на удар изисква третиране на удара като управляващ случай на натоварване, а не като рядък инцидент.

Структурите на сърцевината от пчелна пита се използват все повече в тези среди, защото съчетават ниско тегло с контролируема абсорбция на енергия. Ударното им поведение обаче не е случайно. Това е резултат от геометрията, поведението на материала, взаимодействието между лицето и ядрото и дизайна на интерфейса.

Устойчивостта на удар често се разбира погрешно като просто „не се счупва при удар“. В структурното инженерство се определя по-точно като способността на конструкцията да:

Абсорбирайте кинетичната енергия

Ограничете пиковата контактна сила

Контролирайте размера и разпространението на щетите

Поддържайте остатъчна{0}}носеща способност

Панел, който издържа на удар, но губи по-голямата част от своята твърдост, не е наистина устойчив на удар. Ефективната устойчивост на удар балансира толерантността към повреди с ефективността след-удар.

PP пчелна пита с не-тъкан текстил

Open Cell PP Honeycomb Core

Ядрата на пчелната пита абсорбират енергия главно чрез прогресивна деформация на клетъчната стена.

При въздействие:

Лицевият лист се отклонява локално

Натоварването се прехвърля в ядрото

Клетъчните стени се изкривяват, сгъват или смачкват

Енергията се разсейва чрез пластична деформация или контролирано счупване

Този поетапен процес на свиване разпространява енергията във времето и разстоянието, намалявайки пиковата сила.

Ключовите механизми за{0}}поглъщане на енергия включват:

Еластично огъване на клетъчните стени в ранните стадии

Пластмасово изкълчване при по-големи натоварвания

Прогресивно смачкване, а не внезапен колапс

В сравнение с твърдите ядра, структурите тип пчелна пита създават множество микро{0}}откази вместо един катастрофален отказ.

Геометрията на сърцевината е основният двигател на устойчивостта на удар.

Важните параметри включват:

Форма на клетката (шестоъгълна, правоъгълна, подсилена)

Размер на клетката

Дебелина на стената

Височина на ядрото

По-малките клетки осигуряват:

Повече пътища за натоварване

По-добра поддръжка на лицето

Намалено локално вдлъбнатина

По-големи клетки:

Поглъщайте енергия при по-дълъг ход

По-ниска пикова сила

Риск от по-големи локални зони на щети

Регулиране на дебелината на стената:

Устойчивост на изкълчване

Погълната енергия на клетка

Преход от еластично към пластично поведение

Височината на сърцевината влияе върху това колко разстояние за деформация е налично за абсорбиране на енергията на удара.

Дизайнерите настройват геометрията, за да отговарят на очакваната енергия на удара, вместо просто да максимизират силата.

Лицето е първата линия на защита.

Функциите му включват:

Разпределяне на локална контактна сила

Предотвратяване на проникване

Контролиране на първоначалната форма на деформация

Поведението при удар зависи силно от свойствата на лицето:

Високата твърдост разпределя натоварването върху повече клетки

Високата якост е устойчива на напукване

Адекватната дебелина предотвратява локална перфорация

Твърде твърдият лицев лист може да прехвърли висока пикова сила в сърцевината, причинявайки повреда на крехката сърцевина. Твърде мекият лицев лист позволява прекомерно вдлъбнатина, преди енергията да достигне сърцевината.

Удар{0}}устойчивият дизайн балансира твърдостта на лицето с деформируемостта на сърцевината.

Устойчивостта на удар не е свойство само на сърцевината или лицевия лист. Зависи как си взаимодействат.

Критичните аспекти включват:

Сила на връзката между лицето и сърцевината

Способност на интерфейса да пренася срязване по време на бързо натоварване

Устойчивост на разлепване при динамичен стрес

Ако интерфейсът се повреди рано, ядрото не може да участва ефективно в усвояването на енергия. След това панелът се държи като тънка плоча върху празнина, което води до голяма деформация и ниска остатъчна якост.

Следователно изборът на лепило и подготовката на повърхността са решения от-критично значение.

Често срещаните повреди,-свързани с въздействието, включват:

Напукване или перфорация на лицевия лист

Локално раздробяване на ядрото

Срутване на сърцевината при срязване

Отлепване на лицева сърцевина

Разслояване в рамките на композитни лица

Кой режим доминира зависи от:

Енергия на удара и форма на удрящия елемент

Геометрия и материал на сърцевината

Твърдост и издръжливост на лицевия лист

Качество на залепване

Инженерният дизайн има за цел да насърчи прогресивното смачкване на сърцевината, а не крехкото лицево счупване или повреда на интерфейса.

Поведението при удар се различава значително в зависимост от скоростта.

Въздействие с ниска-скорост(инструменти, оборудване за обработка, човешка дейност):

По-голяма деформация

По-дълго време за контакт

Повече смачкване на сърцевината и лицево огъване

Удар с висока-скорост(отломки, камъни, снаряди):

Кратко време за контакт

По-висок локален стрес

По-голям риск от проникване на лицето или напукване

Структурите с пчелна пита са особено ефективни при режими на удар с ниска- до средна-скорост, където прогресивното смачкване може да се развие напълно.

Устойчивостта на удар при висока-скорост често изисква:

Закалени лицеви листове

Твърди външни слоеве

Хибриден дизайн на ядрото

Геометрията е критична, но поведението на материала също има значение.

Общите основни материали включват:

Алуминий

Термопластични полимери

Термореактивни композити

Хартиени-материали

Термопластични ядра:

Показване на пластична деформация

Поглъщайте енергия чрез пластичен поток

Устойчивост на разпространението на пукнатини

Алуминиеви сърцевини:

Предлагат висока първоначална твърдост

Поглъщайте енергия чрез сгъване

Може да страда от крехко поведение при ниски температури

Хартиени-ядра:

Ниска устойчивост на удар

Бърза загуба на якост при повреда или намокряне

Изборът на материал определя дали абсорбцията на енергия е еластична, пластична или крехка.

Едно предизвикателство с панелите с пчелна пита е, че щетите от удар могат да бъдат скрити.

Малки вдлъбнатини по повърхността може да съответстват на значително вътрешно смачкване или разлепване на сърцевината. Това е особено критично в-структури, свързани с безопасността.

Стратегиите за проектиране и поддръжка включват:

Лицеви листове, които показват видими вдлъбнатини при възникване на вътрешна повреда

Методи за не{0}}разрушителен контрол

Определени граници на толерантност към повреда

Устойчивостта на удар включва не само оцеляване при удар, но и позволяване на щетите да бъдат открити, преди структурната функция да бъде компрометирана.

Наистина удароустойчив-панел запазва използваемата здравина след удар.

Основните мерки включват:

Оставаща коравина на огъване

Оставаща якост на срязване

Възможност за носене на проектни товари

Конструкциите с пчелна пита често запазват значителна товароносимост след локално увреждане, защото:

Щетите са локализирани

Неувредените клетки продължават да носят натоварване

Прогресивното срутване ограничава растежа на пукнатините

Критериите за проектиране все повече определят не само енергията на удара за оцеляване, но и минималната остатъчна якост след удара.

Устойчивостта на удар трябва да се провери чрез изпитване.

Обичайните методи включват:

Тестове за удар-на удар

Инструментално изпитване на удар

Многократно изпитване на удар

Механично изпитване след{0}}удар

Тестовете се извършват на:

Различни енергии

Различни температури

Различни нива на влажност

Тъй като поведението при удар е чувствително към геометрията и материала, тестването често е по-скоро специфично-за приложение, отколкото общо.

Различните индустрии определят устойчивостта на удар по различен начин.

В транспортни тела:

Устойчивост на удар на мотокар и палет

Запазване на твърдостта на пода

В железопътния и обществения транспорт:

Устойчивост на вандализъм и отломки

Безопасност на пътниците при сценарии на сблъсък

В морските структури:

Устойчивост на плаващи отломки

Удари при скачване и управление

В модулни сгради:

Повреда при боравене и монтаж

Дългосрочни{0}}въздействия върху обслужването

Структурите на сърцевината от пчелна пита се адаптират към всеки сценарий чрез коригиране на геометрията, материала и дизайна на лицевата сърцевина.

Модерното ударно инженерство не цели „без щети“. Тя има за цел:

Контролирани щети

Предсказуеми режими на отказ

Запазена структурна функция

Лесна проверка и ремонт

Структурите на пчелна пита са много подходящи за тази философия, тъй като тяхната клетъчна природа естествено локализира щетите.

Вместо да прехвърлят енергията на удара през цялата структура, те жертват малък регион, за да защитят цялото.

Устойчивостта на удар в структурите с пчелна пита не е отделен материален параметър. Това е свойство на системата, произтичащо от:

Геометрия на ядрото

Поведение на основния материал

Дизайн на лицевия лист

Изпълнение на интерфейса

Условия на околната среда

Само когато тези елементи са проектирани заедно, структурата на пчелна пита може да осигури надеждни ударни характеристики.

Следователно в професионалната инженерна практика устойчивостта на удар се третира не като характеристика, а като стратегия за проектиране, вградена в цялата система от сандвич панели от геометрията до свързването до планирането на поддръжката.