Үйлдвэрлэгчид нүүрстөрөгчийн эслэгээр сайрхах дуртай байдаг тул дугуйчин энэ нь юу гэсэн үг болохыг болон гүйцэтгэлд хэрхэн нөлөөлдөгийг судлахаар шийдсэн
Унадаг дугуй бол Христийн Мэндэлсний Баярын хамгийн сайхан бэлэг боловч гөлөгнөөс бусад тохиолдолд үүнийг орооход хамгийн хэцүү нь ойлгомжтой. Нүүрстөрөгчийг нарийн төвөгтэй муруйг нь ороож, нааж, жигнэж, дуусгахад хүрээ нь хүссэн жолоодлогын мэдрэмжийг төрүүлдэг ядуу рам зохион бүтээгчийг өрөвдмөөр байна. Нүүрстөрөгчийн шилэн хүрээ барих нь Рубикийн шоо хиртэх цогц 3D оньсого юм.
Нүүрстөрөгчийн гоо үзэсгэлэн нь металаас ялгаатай нь олон хэсгүүдийг янз бүрийн түвшний огтлолцол дээр давхарлаж, давхцуулж, дугуйн хүрээний аль ч цэгт шаардагдах гүйцэтгэлийн шинж чанар, хүч чадлыг маш хатуу хянах боломжийг олгодог. Сул тал нь нүүрстөрөгч нь анизотроп шинж чанартай байдаг - энэ нь модтой төстэй байдлаар нэг чиглэлд нөгөөгөөсөө илүү хүчтэй байдаг - энэ нь хүч чадал нь утаснуудын чиглэлээс хамаардаг гэсэн үг юм. Нүүрстөрөгч нь их хэмжээний ачааг үүрэхийн тулд хүч нь түүний утаснуудын дагуу чиглэгдэх ёстой бөгөөд энэ нь шилэн чиглэлийг туйлын чухал болгодог. Унадаг дугуйн хүрээг бүрдүүлэгч хэсгүүд нь хэд хэдэн чиглэлд хүчийг мэдэрдэг бөгөөд энэ нь нүүрстөрөгчийн утаснууд хэд хэдэн чиглэлд урсах ёстой гэсэн үг юм. Ийм учраас янз бүрийн давхаргууд нь утаснууд нь өөр өөр өнцгөөр байрладаг, ихэвчлэн 0 ° (шугам дээр), +45 °, -45 °, +90 ° ба -90 °, мөн хүссэн шинж чанарыг бий болгохын тулд дизайнеруудын сонгосон аль ч өнцөгтэй байдаг..
Гүнд
Бүх нүүрстөрөгчийн хүрээний хувьд ийм байна. Гялалзсан гаднах хэсгүүдийн доор хөшүүн чанар, хүч чадал, хэлбэр, хэмжээ, байрлал, чиг баримжаа зэргийг ихэвчлэн компьютерийн програм хангамжийн багц, инженерүүдийн ур чадварын хослолоор маш нарийн төлөвлөсөн байдаг нүүрстөрөгчийн шилэн хэсгүүдийн олон давхарга байдаг. Үүнийг хэвтэх хуваарь эсвэл зүгээр л хэвтэх хуваарь гэж нэрлэдэг. Нүүрстөрөгчийн эвлүүлдэг хөрөө хийж дуусахад дугуй нь хөнгөн, мэдрэмжтэй, хэмнэлттэй, дугуйн хамгийн хүнд хүчийг тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой.
Солт Лейк хотын Ютагийн их сургуулийн нийлмэл материалын механикийн лабораторийн захирал, өөрөө дугуйчин, Трекийн анхны нүүрстөрөгчийн хүрээг бүтээхэд гар бие оролцсон профессор Дэн Адамс нүүрстөрөгчөөс юу ч бүтээх нь бүх зүйл гэж хэлжээ. зөв тавих хуваарийн талаар. "Энэ нь эцсийн хэсгийг зузаан болгохын тулд давхарласан нүүрстөрөгч/эпокси препрегийн давхаргууд эсвэл давхаргуудын чиглэлийг тодорхойлдог" гэж тэр хэлэв. “Зарим хүрээний эд ангиудыг байрлуулах нь бусдаас илүү хялбар байдаг. Хоолойнууд нь харьцангуй энгийн боловч тэдгээрийн хоорондох уулзварууд нь сансар огторгуй, автомашин зэрэг нүүрстөрөгчийг бүтцийн хувьд ашигладаг аль ч салбарын үйлдвэрлэлийн хэсгүүдэд харагдах хамгийн төвөгтэй давхаргууд юм.’
Нүүрстөрөгчийн анизотроп шинж чанар нь нүүрстөрөгчийг зөв сонгох нь чухал болгодог. Хамгийн энгийнээр нүүрстөрөгчийг нийлүүлэх хоёр арга бий. Нэг чиглэлтэй (UD) нь бүх нүүрстөрөгчийн утаснууд нь нэг чиглэлд, хоорондоо параллель ажилладаг. UD-ийн өөр хувилбар нь нэхмэл даавуу буюу "даавуу" юм. Энэ нь нүүрстөрөгчийн файберын сонгодог дүр төрхийг өгөхийн тулд зөв өнцгөөр бие биенийхээ доор, дээгүүр явж, хоёр чиглэлд ажилладаг утастай. Энгийн сүлжмэл гэж нэрлэгддэг хамгийн энгийн даавуунд утаснууд нь огтлолцох бүртээ ("1/1" гэж нэрлэдэг) дороос дээш нэхсэн тор шиг хээ үүсгэдэг. Өөр олон нэхэх загварууд байдаг. Twill (2/2) нь бага зэрэг сул тул наахад хялбар бөгөөд шеврон шиг харагдах диагональ хээгээр нь амархан танигдах боломжтой.
Шилэн материалын модуль (уян хатан байдлын хэмжүүр) нь мөн өгөгдсөн давхаргад чухал үүрэгтэй. Модуль нь утас хэр хатуу болохыг тодорхойлдог. 265 гигапаскаль (GPa)-аар үнэлэгдсэн стандарт модулийн утас нь 320 ГПа-тай завсрын модультай утаснаас бага хөшүүн байдаг. Ижил хөшүүн чанар бүхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хийхэд илүү их модультай нүүрстөрөгч бага шаардагддаг бөгөөд энэ нь илүү хөнгөн бүтээгдэхүүнийг бий болгодог. Тиймээс илүү өндөр модультай утаснууд нь илүү тохиромжтой сонголт мэт санагдаж болох ч барьж авах зүйл бий. Шпагеттитэй резинэн туузыг харьцуулж болно. Резинэн тууз нь маш уян харимхай (модуль багатай) бөгөөд маш бага хүчээр нугалж болох боловч хугарахгүй, мөн гулзайлтын дараа анхны хэлбэрээ олж авна. Нөгөө талаас, спагетти нь маш хатуу (өндөр модуль) тул хэв гажилтыг тодорхой хэмжээгээр эсэргүүцэх бөгөөд дараа нь зүгээр л эвдэрнэ. Маркетингийн хэлтсүүд ихэвчлэн хамгийн сүүлийн үеийн хүрээний загварт тодорхой шилэн модулийг оруулсан гэж сайрхдаг боловч ихэнх тохиолдолд дугуйн хүрээ нь хөшүүн чанар, бат бөх чанар, уян хатан чанарыг хослуулан байрлуулахдаа хэд хэдэн төрлийн модулийг сайтар тэнцвэржүүлдэг..
Дахин нэг хувьсагчийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Нүүрстөрөгчийн шилэн утас нь хүний үснээс хамаагүй нимгэн, маш нимгэн байдаг тул тэдгээрийг нэгтгэн "чирэх" гэж нэрлэдэг. Дугуйны хувьд чирэгч нь 1000-аас 12000 хүртэлх утастай байж болох ч 3000 (3K гэж бичсэн) хамгийн түгээмэл байдаг.
Эслэг энэ, эслэг тэр
Эдгээр нь үндсэн ойлголтууд боловч хэв маягийг бий болгох нь төвөгтэй байдаг. "Цэвэр хүч чадал, хөшүүн байдлын үүднээс авч үзвэл хамгийн тохиромжтой нийлмэл нь эслэгээс давирхайн хамгийн их хувь хэмжээ, эслэгт хамгийн бага нугаралттай байх болно" гэж Бристол дахь Үндэсний нийлмэл материалын төвийн судалгааны инженер доктор Питер Гиддинг хэлэв. дугуйтай ажиллаж, олон жил уралдуулсан. "Нэг чиглэлтэй утаснууд нь хамгийн багадаа онолын хувьд хамгийн сайн сонголт юм. UD материалууд нь шилэн чиглэлд хатуулаг ба жингийн харьцаа ихэсдэг. Харамсалтай нь UD нийлмэл материалууд нь эвдрэлд илүү өртөмтгий бөгөөд гэмтсэний дараа нэхмэл даавууг бодвол бүтэлгүйтэх магадлал өндөр байдаг.’
Зөвхөн UD нүүрстөрөгчийн давхаргуудаар хүрээ хийх нь материаллаг болон хүний цагийн зардлаас шалтгаалж маш өндөр өртөгтэй байх нь бүү хэл аюултай хэврэг дугуй үүсгэх болно. Иймээс нэхмэл нүүрстөрөгч давамгайлж, нарийн муруй, нарийн төвөгтэй үе мөчний хэлбэр бүхий аль ч хэсэгт ойлгомжтой сонголт юм. Үүнээс гадна хүмүүст түүний гадаад төрх таалагддаг. "Гоо зүйн хувьд нэхмэл материал нь нэг чиглэлтэй материалаас илүү харагддаг гэж үздэг бөгөөд нийлмэл материал нь нэхмэл даавуу юм" гэж Гиддинг хэлэв. ‘Үнэндээ олон үйлдвэрлэгчид хүрээний бүтэц нь гөлгөр, нэхмэл харагдахаас сэргийлдэг хэсгүүдийг буддаг.’
Хөдөлмөрийн зардлыг тооцохын тулд үйлдвэрлэхэд хялбар байдлыг мөн тооцох ёстой. Нарийн төвөгтэй үе ба хэлбэрийн хувьд UD утаснуудын хамгийн тохиромжтой наалтыг бий болгоход илүү урт хугацаа шаардагдана. Ихэнх нүүрстөрөгчийн дугуй үйлдвэрлэгчдийн нэхмэл даавууг илүүд үздэг бас нэг шалтгаан нь энэ юм. "Нэхмэл даавуу нь UD-тай харьцуулахад илүү хялбар бөгөөд шаардлагатай хэлбэрт оруулахын тулд бага ур чадвар шаарддаг" гэж Гиддинг хэлэв. ‘UD нь нарийн төвөгтэй хэлбэрийг хуваах эсвэл мушгирах хандлагатай байдаг. Сул нэхмэл даавуу нь илүү амархан зохицож, бүтцийн ерөнхий бат бөх чанар нь үйлдвэрлэлийн бага зэргийн согогоос бага нөлөөлдөг.'
Үйлдвэрлэгчид доод хаалт, толгойн хоолойны уулзвар зэрэг хамгийн төвөгтэй хэсгүүдэд нүүрстөрөгчийн нэхмэл материалыг сонгох нь гарцаагүй боловч өөр нэг хүчин зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Скотт Спортын дугуйн инженер Пол Реми "Та зөвхөн уулзваруудын эргэн тойронд биш, харин тэдгээрийн цааш болон цаашдын утаснуудын чиг баримжааг үргэлжлүүлэн хадгалахыг хүсч байна" гэж хэлэв. ‘Доод хаалт гэх мэт уулзвар дээр нарийн төвөгтэй муруйлтууд байж болох тул та утаснуудын чиглэлийг үргэлжлүүлэх, ачааллыг бүхэлд нь шилжүүлэх арга замыг бодох хэрэгтэй.’
Реми зэрэг фреймийн инженерүүд компьютерийн шинжлэх ухааны тусламжид талархаж байна. Урьд нь янз бүрийн хэвлэлтийн хуваарийн өөрчлөлт нь эцсийн үр дүнд хэрхэн нөлөөлж болохыг мэдэх цорын ганц арга бол олон загвар бүтээх, турших явдал байсан бол одоо хэвтэх хуваарийг компьютер дээр маш өндөр нарийвчлалтайгаар шалгаж болно. нэг судалтай эслэг нь хүрээний хэвэнд хүрсэн байна.
“Өмнө нь зураг авалтын зөвхөн нэг хэсгийг өөрчлөх нь фрэймийн гүйцэтгэлд ямар нөлөө үзүүлэхийг мэдэхэд үнэхээр хэцүү байсан” гэж Реми хэлэв.
Массачусетс мужид төвтэй Parlee Cycles компанийг үүсгэн байгуулагч Боб Парли компьютерууд бүх тоонуудаа хямрахаас өмнөх тэр хуучин өдрүүдийг дурсан дурсдаг: 'Хэрэв та хүрээ гэх мэт фермийн бүтэц дээрх ачааллыг ойлгодог бол угсралт нь энгийн зүйл юм., тиймээс эхэндээ би тэдгээрийг толгойдоо өөрөө боловсруулж чаддаг байсан.' Парли компьютерийн төгсгөлийн элементийн анализ (FEA) өөрийн гэсэн байр суурийг хүлээн зөвшөөрсөн. "Уг нь би хүрээний хоолойд [кабелийн оролтын цэг эсвэл савны торны бэхэлгээний зориулалттай] нүх гаргадаггүй байсан, учир нь тэдгээр нь сул цэгүүд байсан ч одоо FEA энэ нүхийг бэхжүүлэхийн тулд юу хийхийг бидэнд хэлж байна" гэж тэр хэлэв.
Илүү боловсронгуй програм хангамжийн хамт тооцоолох хүчин чадлыг нэмэгдүүлэх нь инженерүүдэд богино хугацаанд олон виртуал загварт дүн шинжилгээ хийх, дизайн, материалын хил хязгаарыг давах боломжийг олгож байна. Мэргэшсэн дизайнер Крис Меертенсийн хэлснээр, Дахин давтагдах нь тоглоомын нэр юм. FEA хэрэгслүүд нь хүрээний төлөөллийн загварыг бий болгодог бөгөөд зорилго нь утас бүрийг нягтлан бодох явдал юм. Програм хангамж нь надад загварын хүрээний 17 ачааны тохиолдлын оновчлолын загварт тулгуурлан давхар бүрийг зохион бүтээх боломжийг олгодог.’
Энэ нь юу гэсэн үг вэ гэвэл программ хангамж нь Meertens-д хүрээний хэсэг бүрт хичнээн хэмжээний нүүрстөрөгч байх ёстойг, мөн утаснуудын оновчтой чиг баримжааг зааж өгдөг. Гэсэн хэдий ч ур чадвар нь нүүрстөрөгчийн хуримтлалаар юу болох, юу болохгүйг мэдэх явдал юм. Заримдаа компьютер нь идеалаас хол байгаа идеалуудыг цацдаг. "Ихэнхдээ би үүнийг хараад "Бид үүнийг хийх боломжгүй" гэж хэлдэг" гэж Мээртэнс хэлэв. ‘Тиймээс би ламинатан наах программ хангамж дээр завгүй болж, үйлдвэрлэлийн боломж болон ламинатыг оновчтой болгоход тулгуурлан виртуал давхаргыг хайчилж, виртуал мандрел дээр нааж байна.’
Компьютерийн программ хангамжийг ашиглаж байсан ч үүнийг тайлахад олон хоног шаардагдах бөгөөд угсралтын ажлыг эцэслэн тодорхойлох хүртэл маш их зам бий. Хүний элемент чухал байдаг нэг тал бол зөв шилэн материалыг зөв газарт ашиглах явдал юм. Meertens хэлэхдээ, '0° фибр нь маш хатуу боловч хүчтэй цохилт өгөх чадваргүй тул нийлмэл эвдрэлийг тэсвэрлэхийн тулд бид доош хоолойн ёроол гэх мэт газруудад хэт их зүйл хийхээс зайлсхийх хэрэгтэй. Энэ үе шатанд би ямар давхаргын хэлбэр хэрэгтэйг мэдэх болно, гэхдээ одоо би давхар бүрээс хэдэн ширхэгийг мэдэхийг хүсч байна. Тиймээс би тэдгээрийг хэр зузаан болгох ёстойг зааж өгдөг өөр оновчлолын програмыг ажиллуулдаг - үндсэндээ давхаргын тоо. Энэ нь 30-аас 50 хүртэлх давхаргын хослолыг шинжлэх болно. Бид дөрвөөс таван удаа виртуал хөшиг болон оновчлолын мөчлөгийг давж, үе бүртээ давхаргыг арай илүү нарийн тааруулах болно. Гэхдээ бид хэзээ нэгэн цагт "Явах" товчийг дарж, илгээх хэрэгтэй.'
Тодорхой гарын авлага
Давхарга бүр дэх нүүрстөрөгчийн хэсэг бүрийг нарийвчлан харуулсан 3D газрын зурагтай адил юм. "Хүрээ нь есөн бүсэд хуваагддаг: хоёр суудал, хоёр гинж, доод хаалт, суудал, дээд, толгой ба доош хоолой" гэж Meertens хэлэв.“Бид бүс болгонд тэнхлэг болох датумыг зааж өгдөг. Бүс дэх нүүрстөрөгчийн хэсэг бүрийн чиглэл нь тухайн өгөгдөлтэй холбоотой байдаг. Доош хоолой нь орон нутгийн өгөгдөлтэй харьцуулахад 45 °, 30 ° ба 0 ° өнцөгт давхаргатай байж болно. Ерөнхийдөө өндөр бат бөх материалыг тэнхлэгээс гадуур, өнцгөөр ашигладаг. Бидний тэнхлэгийн дагуу 0°-д ашигладаг илүү өндөр модультай материал.’
Үйлдвэрлэсэн файлын хэмжээ 100Mb хүртэл байж болох ба эцэст нь үйлдвэрийн давхарт дамждаг. Үйлдвэрийн ажилчин бүр зөвхөн бүтээх үүрэгтэй хүрээний хэсэгт хамаарах хэсгийг л авдаг. Энэ нь эцсийн үйлдвэрлэлийн ажил биш хэвээр байна. Баригдсан хүрээ нь энэ үе шатанд прототип бөгөөд практикт ажиллаж байгаа фрэймийн дижитал зохион бүтээгдсэн үр дүнг баталгаажуулахын тулд турших шаардлагатай. Хэт авиан, рентген шинжилгээ, физик задрал нь ламинатны зузааныг илрүүлдэг. Бусад газарт давирхайн матрицыг шатааж, ламинацийн чанар, материал эсвэл утас шилжсэн эсэхийг харуулах болно. Гулзайлтын туршилтууд нь FEA шинжилгээтэй ижил үр дүнг харуулах ёстой. Эцсийн эцэст хүн л үүнийг зам дээр гаргадаг.
“Унадаг дугуй унах нь бид үүнийг бодитоор үнэлэх цорын ганц арга зам юм” гэж Боб Парли хэлэв. 'Бид гулзайлгах, ачаалах туршилтыг хийж чадна, гэхдээ бидний хүссэнээр ажиллаж байгаа эсэхийг харахын тулд бид гарч, унасан байх хэрэгтэй.' Загвар сонгон шалгаруулалтад тэнцэх үед үйлдвэрлэлд ногоон гэрэл асна.
Унадаг дугуйн ихэнх үйлдвэрлэл Алс Дорнодод явагддаг бөгөөд энэ нь хэвтэх хуваарьт илүү их ач холбогдол өгдөг. Нарийн нарийвчилсан төлөвлөгөөг захидлаар нь дагаж мөрдвөл тэдгээр том үйлдвэрүүдээс гарч буй бүтээгдэхүүн нь туршилтад хамрагдаж, эцсийн загвар гаргах шатанд тэнцсэн бүтээгдэхүүнүүдийн ижил ихэр бүтээгдэхүүн байх ёстой. Мэдээжийн хэрэг, ихэнх брэндүүд дэлгүүрүүдэд хүрч буй дугуйнууд хэрэглэгчдийн хүлээлтийг хангахын тулд үйлдвэрлэлийн хүрээг байнга туршиж, дахин туршиж үздэг. Ихэнх тохиолдолд үйлдвэрлэгчид хамгийн анхны шилэн утаснуудын гарал үүслийг хүртэл фрэймийн бүх замыг хянаж чаддаг. Дараагийн удаа та өөрийн бардамнал, баяр баясгаланг биширч зогсохдоо энэ талаар бодох хэрэгтэй.
