Karışım Kuralı Modül Hesaplama

Lif hacim oranını ve lif ile matris modüllerini girin.

Nasıl hesaplanır?

Lif hacim oranı Vf (0 ile 1 arası, kesir olarak), lif modülü Ef ve matris modülü Em girdilerinden iki formül hesaplanır. Voigt değeri E = Vf × Ef + (1 − Vf) × Em olup yükün lifler boyunca taşındığı durumda geçerli, hacme göre ağırlıklı bir ortalamadır. Reuss değeri E = 1 / (Vf / Ef + (1 − Vf) / Em) olup yükün liflere dik uygulandığı durumda geçerlidir. Sonuçlar GPa olarak etiketlenir, bu yüzden iki modülü de GPa girin. Vf 0 ya da 1 olabilir, ancak modüller sıfırdan büyük olmalıdır. Gerçek kompozit bu iki sayının arasında kalır, araç tam yerini söylemez. Vf yüzde olarak da gösterilir.

Örnek hesaplama

Vf = 0,6, lif modülü 230 GPa ve matris modülü 3,5 GPa alalım. Voigt: 0,6 × 230 + 0,4 × 3,5 = 138 + 1,4 = 139,40 GPa. Reuss: 0,6 / 230 = 0,002609 ve 0,4 / 3,5 = 0,114286; toplam 0,116894 olur ve 1 / 0,116894 = 8,55 GPa bulunur. Yani kompozit lifler boyunca rijit, 139 GPa'ya yakındır; liflere dik yönde ise yaklaşık 8,55 GPa'dan daha rijit olamaz. Lif matristen yaklaşık 66 kat rijit olduğu için iki sınır arasındaki fark büyüktür.

Bu örneği dene →

Sık yapılan hatalar

  • Lif oranını 0,6 yerine 60 yazmak. 1'den büyük değer sonuç vermez.
  • Cevap GPa olarak etiketliyken modülleri MPa ya da psi girmek. Önce GPa'ya çevirin; örneğin 230000 değil 230 GPa.
  • Kütle oranı ile hacim oranını karıştırmak. Vf hacim oranıdır; lif genellikle reçineden yoğun olduğu için kütlece %60 lifli bir kompozitin Vf değeri daha düşüktür.
  • Liflere dik uygulanan yük için Voigt değerini kullanmak. Bu yön Reuss değerine daha yakındır ve iki modül çok farklıyken Reuss çok daha düşüktür.
  • İki sayıdan birini ölçülmüş rijitlik saymak. Bunlar sınırlardır; boşluklar, lif yönelim sapması ve kısa lifler gerçek modülü Voigt değerinin altına çeker.

Bu hesaplama hakkında

Lif takviyeli bir kompozit için karışım kuralı, elastik modül için iki sınırlayıcı tahmin verir. Yükleme lif yönü boyunca uygulandığında Voigt (paralel, eş-gerinim) üst sınırı, E_V = Vf·Ef + Vm·Em, geçerlidir; yükleme liflere dik uygulandığında ise Reuss (seri, eş-gerilme) alt sınırı, 1/E_R = Vf/Ef + Vm/Em, geçerlidir.

Gerçek bir kompozitin rijitliği, yükleme yönüne ve lif düzenine bağlı olarak bu iki sınırın arasında bir yerde kalır. Bu hesaplayıcı, daha ayrıntılı mikromekanik modellere veya sonlu elemanlar analizine geçmeden önce hızlı bir rijitlik tahmini almak isteyen malzeme mühendisleri ve kompozit mekaniği öğrencileri tarafından kullanılır.

Bu faydalı oldu mu?

En fazla 3 tepki seçebilirsiniz.

Yorumlar

  • İlk yorumu siz yazın.

Popüler hesaplayıcılar

Tüm Hesaplayıcılar