بافت‌های مقاوم در برابر شکست پلی پروپیلن تقویت‌شده با الیاف بلند

An integral design and manufacturing concept for crash resistant

textile and long-fibre reinforced polypropylene structural components

یک طراحی انتگرالی و ایده‌ی تولید برای بافت‌های مقاوم در برابر شکست

و ترکیبات ساختاری پلی پروپیلن تقویت‌شده با الیاف بلند

ABSTRACT

For the design of crash resistant structures for automotive applications, mainly metallic materials are currently considered. However, the advanced specific energy absorption capacity and a high lightweight potential qualifies fiber and textile reinforced thermoplastic composites for such components. With a load adapted material design as well as an efficient manufacturing concept these properties can be exploited to a full extend. A seat pan is chosen as an exemplary structure to illustrate the four main aspects of the investigations: evaluation of glass fiber polypropylene composite configurations; development of a manufacturing and process chain; crash and impact experiments on structural level and numerical modelling strategy. Hybrid yarn based textiles, such as a commercially available 2/2-twill fabric and novel multi-layered flat bed weft-knitted fabrics have been considered to be combined with a long-fibre reinforced thermoplastic material (LFT, cutting length of 25 mm) for complexly loaded sections like ribbings. A special emphasis is set on a similar to mass-production manufacturing process. A fully automated integral hot pressing process has been developed, where an automated handling system places the conglomerate of extruded LFT-material and preheated hybrid yarn textile in a fast-stroke press, achieving process cycles of 45 s. Finally, the structural evaluation under crash loading conditions is compared against numerical results

 

 

چکیده

برای تولید ساختار‌های مقاوم به شکست برای کاربردهای اتوماسیون، عمدتا مواد فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما، ظرفیت جذب انرژی مخصوص بالا و پتانسیل سبک وزنی آن، استفاده از کامپوزیت‌های ترموپلاست تقویت‌شده‌ی بافتی را برای استفاده در این قطعات را سودمند می‌سازد. با طراحی صحیح تحت باز ماده و همچنین ایده‌های تولید موثر، می‌توان از این خواص بهره‌برداری کاملی کرد. یک کفه‌ی صندلی به عنوان یک ساختار نمونه برای نشان‌دادن چهار جنبه‌ی اصلی پژوهش‌ها انتخاب شده است:  ارزیابی پیکربندی کامپوزیت پلی‌پروپیلن فیبر شیشه‌ای، توسعه‌ی یک زنجیره‌ی تولید و فرآیند، آزمایش‌های شکست و ضربه در درجه‌ها ساختاری متفاوت و استراتژی مدل‌سازی عددی. بافت‌های برپایه‌ی الیاف هیبریدی، مانند بافت‌های 2/2-twill تجاری و بافت‌های پود در بستر صاف چند‌لایه به عنوان همراه با مواد ترموپلاست تقویت‌شده با الیاف طولانی (LFT با طول برش mm25) برای قسمت‌های دارای بارگذاری پیچیده مانند ساختمان دنده‌ای استفاده می شوند. تمرکز خاصی روی فرآیند‌های مشابه تولید انبوه شده است. یک فرآیند پرس گرم انتگرالی اتوماسیون کامل، توسعه داده شده است که در آن یک سیستم استفاده‌ی اتوماتیک در ماده‌ی LFT کلوخه‌ای اکسترود‌شده وجود دارد و بافت الیاف هیبریدی در یک پرس ضربه‌ای سریع پیش‌گرم می‌شود. زمان این چرخه s45 می‌باشد. در نهایت، ارزیابی ساختاری تحت بار شکننده در مقایسه با نتایج عددی مقایسه شده است.   

 جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .