تطوير وتطبيق المواد المركب 2.5D

مواد مركبة بنية النسيج تشير إلى المواد المركبة التي تستخدم طرق معالجة النسيج لتحويل الألياف أحادية الأبعاد (أو خيوط) إلى مجموعات ألياف ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد (المعروفة باسم الأقمشة في مجال النسيج) واستخدامها كقوة تعزيزها بناء. مصنفة من منظور الهيكل الجوي ، يمكن تقسيم المواد المركبة للنسيج إلى فئتين رئيسيتين: مواد مركبة من النسيج ثنائية الأبعاد ومواد مركبة من النسيج ثلاثية الأبعاد.

في المراحل المبكرة من تطوير المواد المركبة للنسيج ، أدت تقنية ومعدات نسج النسيج المتخلفة نسبيًا ، إلى جانب الأداء الفائق مقارنةً بالمواد المركبة الأخرى ، إلى تطبيق واسع النطاق للمواد المركبة ثنائية الأبعاد في مختلف المجالات. ومع ذلك ، فإن العيوب الطبيعية للمواد المركبة ثنائية الأبعاد تقيد تطبيقها في المجالات الرئيسية. الأسباب الرئيسية ذات شقين:

عادةً ما تكون التشكيلات المركبة في النسيج ثنائية الأبعاد عينات مربعة ، والتي لا يمكن تحويلها مباشرة إلى أقمشة على شكل أنبوب وفقًا لمتطلبات الاستخدام الفعلية. لذلك ، يستلزم الاستخدام الفعلي قطع المواد ، والطبقة ، وما إلى ذلك ، يتم إجراء اتجاه السُمك في الغالب عن طريق الضغط على طبقة واحدة من القماش الألياف من خلال عملية التصفيح ، ومعظمها من العمليات اليدوية. هذه العملية معقدة ، كثيفة العمالة ، لها ظروف عمل سيئة وارتفاع التكاليف والأسعار باهظة الثمن.

عادةً ما تظهر المواد المركبة من النسيج ثنائية الأبعاد أداءً منخفضًا في اتجاه السماكة ، مثل الصلابة والقوة ومقاومة التعب ، مما يجعل من الصعب تحمل إجهاد القص العالي. لا يمكن أن يفي هذا بمتطلبات الأداء الميكانيكية للأجزاء الأكثر سمكًا في اتجاه السماكة وله أداء تأثير ضعيف.

هذان السببان الرئيسيان يحدان من التطبيق الفعلي للمواد المركبة من النسيج ثنائية الأبعاد. يقيد العيب الرئيسي في عدم كفاية القوة في اتجاه السماكة استخدامه في الأجزاء الرئيسية ويستخدم عمومًا في الأجزاء الإضافية. لتقليل تكاليف الإنتاج مع معالجة العيوب الطبيعية للمواد المركبة ثنائية الأبعاد من حيث القوة في اتجاه السُمك ، بدأت بنية النسيج ثلاثية الأبعاد المعززة في إدخال وجهة نظر الناس من الستينيات.

الاختلاف الأكثر أهمية من المواد المركبة ثنائية الأبعاد هو أن المواد المركبة من النسيج ثلاثية الأبعاد يتم نسجها في قطعة واحدة ، ولم يعد هناك مفهوم للطبقة البينية. الألياف المعززة مستمرة ليس فقط داخل الطبقة ولكن أيضًا بين الطبقات ، مما يؤدي بشكل كبير إلى تحسين القوة والتسامح في الأضرار في اتجاه السماكة ، وتوفير إمكانية تشكيل الهياكل الكبيرة.

كنوع من النسيج ثلاثي الأبعاد ، فإن بنية النسيج 2.5D تعزز المواد المركبة السلامة الهيكلية العالية والقوة العالية والصلابة العالية المحددة ومقاومة التآكل ومقاومة التعب والتصميم الممتاز. بالمقارنة مع المواد المركب ثلاثية الأبعاد التقليدية ، فإنه يتجنب عملية التكوين المعقدة للمواد المركبة من النسيج ثلاثية الأبعاد ، يمكن أن تقلل بشكل فعال من تكاليف الإنتاج وتقصير دورة الإنتاج ، ويكون للأداء الممتاز لتشكيل الأنسجة ، ويسهل التصميم والنسج الهيكلي المعقد قطع الغيار ، ويدرك التصنيع. يمكن أن تلبي الاستخدام الواسع النطاق في مجال الفضاء والعسكري والمدني.