Нечкә пыяла куллану төзелеш тармагында төрле бурычларны үтәргә вәгъдә бирә. Ресурсларны нәтиҗәлерәк куллануның экологик өстенлекләренә өстәп, архитекторлар яңа дизайн иреген алу өчен нечкә пыяла куллана ала. Сандвич теориясенә нигезләнеп, сыгылмалы нечкә пыяла 3D басылган ачык күзәнәк полимер үзәге белән кушылып бик каты һәм җиңел булырга мөмкин.
составлы элементлар. Бу мәкалә сәнәгать роботларын кулланып нечкә пыяла-композит фасад панельләрен санлы ясарга омтылыш тәкъдим итә. Бу завод-завод эш процессларын цифрлаштыру төшенчәсен аңлата, шул исәптән компьютер ярдәмендә дизайн (CAD), инженерия (CAE), һәм җитештерү (CAM). Тикшеренү санлы анализ коралларының бердәм интеграцияләнергә мөмкинлек бирүче параметрик дизайн процессын күрсәтә.
Моннан тыш, бу процесс нечкә пыяла композит панельләрне санлы җитештерүнең потенциалын һәм проблемаларын күрсәтә. Монда индустриаль робот кулы белән башкарылган кайбер җитештерү адымнары, мәсәлән, зур форматтагы өстәмә җитештерү, өслек эшкәртү, ябыштыру һәм җыю процесслары аңлатыла. Ниһаять, эксперименталь һәм санлы тикшеренүләр һәм композит панельләрнең механик үзлекләрен бәяләү аша композит панельләрнең механик үзлекләрен тирәнтен аңлау беренче тапкыр алынды. Санлы дизайн һәм ясалма эш процессының гомуми төшенчәсе, шулай ук эксперименталь тикшеренүләр нәтиҗәләре форманы билгеләү һәм анализлау ысулларын алга таба интеграцияләү өчен, шулай ук киләчәк тикшеренүләрдә киң механик тикшеренүләр үткәрү өчен нигез бирә.
Санлы җитештерү ысуллары безгә традицион ысулларны үзгәртеп һәм яңа дизайн мөмкинлекләрен биреп җитештерүне яхшыртырга мөмкинлек бирә [1]. Традицион төзелеш ысуллары бәяләр, төп геометрия, куркынычсызлык ягыннан материалларны артык кулланалар. Төзелешне заводларга күчереп, яңа дизайн ысулларын кертү өчен модульле префабрикация һәм робототехника кулланып, материаллар куркынычсызлыкны бозмыйча эффектив кулланылырга мөмкин. Санлы җитештерү безгә төрле, эффектив һәм амбицияле геометрик формалар булдыру өчен дизайн фантазиябезне киңәйтергә мөмкинлек бирә. Дизайн һәм исәпләү процесслары күбесенчә цифрланган булса да, җитештерү һәм җыю һаман да традицион рәвештә кул белән эшләнә. Иркен формадагы структуралар белән көрәшү өчен санлы җитештерү процесслары көннән-көн мөһимрәк булып китә. Азатлыкка һәм дизайнга сыгылу теләге, аеруча фасадларга килгәндә, тотрыклы үсә. Визуаль эффектка өстәп, ирекле форма фасадлары сезгә тагын да эффектив структуралар булдырырга мөмкинлек бирә, мәсәлән, мембрана эффектларын кулланып [2]. Моннан тыш, санлы җитештерү процессларының зур потенциалы аларның эффективлыгында һәм дизайн оптимизациясе мөмкинлегендә тора.
Бу мәкалә санлы технологиянең өстәмә ясалган полимер үзәгеннән һәм бәйләнгән нечкә пыяла тышкы панельләрдән торган инновацион композит фасад панельне проектлау һәм җитештерү өчен ничек кулланыла алуын өйрәнә. Нечкә пыяла куллану белән бәйле яңа архитектура мөмкинлекләренә өстәп, экологик һәм икътисади критерийлар төзелеш конвертын төзү өчен аз материал куллану өчен мөһим этәргеч булды. Климат үзгәреше, ресурслар җитмәү һәм киләчәктә энергия бәяләренең күтәрелүе белән пыяла акыллырак кулланылырга тиеш. Электроника тармагыннан 2 мм калынлыктагы нечкә пыяла куллану фасадны яктырта һәм чимал куллануны киметә.
Нечкә пыяланың югары сыгылмалылыгы аркасында, ул архитектура кушымталары өчен яңа мөмкинлекләр ача һәм шул ук вакытта яңа инженерлык кыенлыклары тудыра [3,4,5,6]. Нечкә пыяла кулланып фасад проектларын хәзерге вакытта тормышка ашыру чикләнгән булса да, нечкә пыяла төзелеш һәм архитектура тикшеренүләрендә кулланыла. Нечкә пыяланың эластик деформациягә сәләтле булуы аркасында, аны фасадларда куллану ныгытылган структур карарлар таләп итә [7]. Кәкре геометрия аркасында мембрана эффектын куллану белән беррәттән, инерция моментын полимер үзәк һәм ябыштырылган нечкә пыяла тышкы биттән торган күпкатлы структура ярдәмендә арттырырга мөмкин. Бу ысул пыялага караганда тыгызрак булган каты үтә күренмәле поликарбонат үзәген куллану аркасында вәгъдә күрсәтте. Позитив механик хәрәкәткә өстәп, өстәмә куркынычсызлык критерийлары үтәлде [9].
Киләсе өйрәнүдә алым шул ук концепциягә нигезләнә, ләкин өстәмә рәвештә ясалган ачык күзәнәкле транспренталь үзәк кулланып. Бу геометрик ирекнең һәм дизайн мөмкинлекләренең югары дәрәҗәсен гарантияли, шулай ук бинаның физик функцияләрен интеграцияләү [10]. Мондый составлы панельләр механик тестта аеруча эффектив булуларын исбатладылар һәм кулланылган пыяла күләмен 80% ка кадәр киметергә сүз бирделәр. Бу кирәкле ресурсларны киметеп кенә калмый, панельләрнең авырлыгын сизелерлек киметәчәк, шуның белән субструктураның эффективлыгын арттырачак. Ләкин яңа төзелеш формалары яңа җитештерү формаларын таләп итә. Эффектив структуралар эффектив җитештерү процессларын таләп итә. Санлы дизайн санлы җитештерүгә ярдәм итә. Бу мәкалә авторның алдагы тикшеренүләрен сәнәгать роботлары өчен нечкә пыяла композит панельләрнең санлы җитештерү процессын тәкъдим итеп дәвам итә. Игътибар җитештерү процессын автоматлаштыруны арттыру өчен беренче зур форматлы прототипларның файл-завод эш процессын цифрлаштыруга юнәлтелгән.
Композит панель (рәсем 1) AM полимер үзәгенә уралган ике нечкә пыяла каплаудан тора. Ике өлеш клей белән бәйләнгән. Бу дизайнның максаты - йөкне мөмкин кадәр эффектив бүлеккә бүлү. Бөкләү мизгелләре кабыкта гадәти стресс тудыралар. Латаль көчләр үзәктә һәм ябыштыргыч буыннарда кыру стрессларына китерәләр.
Сандвич структурасының тышкы катламы нечкә пыяладан эшләнгән. Нигездә сода-юкә силикат пыяла кулланылачак. Максатлы калынлык <2 мм булганда, җылылык температурасы процессы хәзерге технологик чиккә җитә. Химик яктан ныгытылган алюминосилик пыяла аеруча яраклы дип саналырга мөмкин, әгәр дизайн аркасында югары көч кирәк булса (мәсәлән, салкын катланган панельләр) яки куллану [12]. Яктылык тапшыру һәм әйләнә-тирә мохитне саклау функцияләре яхшы механик үзлекләр белән тулыландырылачак, мәсәлән, яхшы сызылуга каршы тору һәм композитларда кулланылган башка материаллар белән чагыштырганда Яшь модуласы чагыштырмача югары. Химик яктан катырылган нечкә пыяла өчен чикләнгән күләм аркасында, беренче зур масштаблы прототип ясау өчен, 3 мм калынлыктагы сода-юкә пыяла панельләре кулланылды.
Ярдәмче структура составлы панельнең форма өлеше булып санала. Барлык атрибутлар да диярлек аңа кагыла. Кушымчалы җитештерү ысулы ярдәмендә ул санлы җитештерү процессының үзәге булып тора. Термопластика кушылу белән эшкәртелә. Бу махсус кушымталар өчен күп санлы төрле полимерларны кулланырга мөмкинлек бирә. Төп элементларның топологиясе аларның функциясенә карап төрле басым белән эшләнергә мөмкин. Моның өчен форма дизайнын түбәндәге дүрт дизайн категориясенә бүлеп була: структур дизайн, функциональ дизайн, эстетик дизайн, җитештерү дизайны. Eachәр категория төрле максатларга ия булырга мөмкин, алар төрле топологияләргә китерә ала.
Беренчел өйрәнү вакытында кайбер төп конструкцияләр аларның дизайнының яраклылыгы өчен сынадылар [11]. Механик күзлектән караганда, гироскопның өч вакытлы минималь үзәк өслеге аеруча эффектив. Бу чагыштырмача аз материаль куллануда бөкләнүгә югары механик каршылык бирә. Surfaceир өслегендә тудырылган кәрәзле төп структураларга өстәп, топология башка форма табу ысуллары белән дә барлыкка килергә мөмкин. Стресс сызыгы булдыру - иң түбән авырлыкта катгыйлыкны оптимальләштерүнең мөмкин ысулларының берсе [13]. Ләкин, бал кортлары структурасы, сандвич конструкцияләрендә киң кулланыла, җитештерү линиясе үсеше өчен башлангыч нокта буларак кулланыла. Бу төп форма җитештерүдә тиз үсешкә китерә, аеруча җиңел кораллы программалаштыру аша. Композит панельләрдә аның тәртибе киң өйрәнелгән [14, 15, 16] һәм тышкы кыяфәт параметризация аша күп яктан үзгәртелергә мөмкин, һәм шулай ук башлангыч оптимизация төшенчәләрендә дә кулланылырга мөмкин.
Полимерны сайлаганда, кулланылган экструзия процессына карап, термопластик полимерлар күп. Кечкенә күләмле материалларны башлангыч тикшерү фасадларда куллану өчен яраклы саналган полимерлар санын киметте [11]. Поликарбонат (ПК) җылылыкка каршы тору, УВ каршылыгы һәм югары катгыйлыгы аркасында өметле. Поликарбонат эшкәртү өчен кирәк булган өстәмә техник һәм финанс инвестицияләр аркасында, беренче прототиплар чыгару өчен этилен гликол үзгәртелгән полиэтилен терефталат (PETG) кулланылды. Аеруча түбән температурада җылылык стрессы һәм компонент деформациясе белән эшкәртү аеруча җиңел. Монда күрсәтелгән прототип PIPG дип аталган эшкәртелгән PETGдан эшләнгән. Материал ким дигәндә 4 сәг өчен 60 ° C ка киптерелгән һәм 20% пыяла җепселле гранулаларга эшкәртелгән [17].
Ябыштыргыч полимер үзәк структурасы белән нечкә пыяла капка арасында нык бәйләнеш бирә. Композит панельләр бөкләү йөкләренә дучар булганда, ябыштыргыч буыннар кыру стрессына дучар булалар. Шуңа күрә катырак ябыштыргыч өстенлек бирелә һәм читкә китүне киметергә мөмкин. Чиста ябыштыргычлар шулай ук пыяла белән бәйләнгәндә югары күрү сыйфатын тәэмин итәргә булышалар. Ябыштыргычны сайлаганда тагын бер мөһим фактор - җитештерүчәнлек һәм автоматлаштырылган җитештерү процессларына интеграция. Монда сыгылучан дәвалау вакыты булган UV дәвалау ябыштыргычлары каплау катламнарының урнашуын бик җиңеләйтә ала. Беренчел сынаулар нигезендә, нечкә пыяла композит панельләргә яраклылыгы өчен берничә ябыштыргыч сынадылар [18]. Loctite® AA 3345 ™ UV дәвалый торган акрилат [19] түбәндәге процесс өчен аеруча яраклы булып чыкты.
Кушымчалы җитештерү мөмкинлекләреннән һәм нечкә пыяла сыгылмаслыгыннан файдалану өчен, бөтен процесс санлы һәм параметрик рәвештә эшләнгән. Чирмешән визуаль программалаштыру интерфейсы буларак кулланыла, төрле программалар арасындагы интерфейслардан саклана. Барлык фәннәр дә (инженерия, инженерия һәм җитештерү) бер-бер файлда операторның туры җаваплары белән бер-берсенә булышырлар һәм тулыландырырлар. Тикшеренүнең бу этабында эш процессы әле дә эшләнә һәм 2 нче рәсемдә күрсәтелгән үрнәк буенча бара. Төрле максатларны дисциплиналар категорияләренә бүлеп була.
Бу кәгазьдә сандвич панельләр җитештерү кулланучының үзәк дизайны һәм ясалышы белән автоматлаштырылган булса да, аерым инженер коралларын интеграцияләү һәм тикшерү тулысынча тормышка ашырылмады. Фасад геометриясенең параметрик дизайнына нигезләнеп, бинаның тышкы кабыгын макро дәрәҗәсендә (фасад) һәм месода (фасад панельләре) ясарга мөмкин. Икенче адымда, инженерлык белән элемтә әйләнеше куркынычсызлыкны һәм яраклылыкны, шулай ук пәрдә стеналарын ясауның яшәешен бәяләргә омтыла. Ниһаять, барлыкка килгән панельләр санлы җитештерүгә әзер. Программа эшләнгән укылган G-кодта эшләнгән төп структураны эшкәртә һәм аны өстәмә җитештерүгә, субтрактив эшкәртүгә һәм пыяла бәйләүгә әзерли.
Дизайн процессы ике төрле дәрәҗәдә карала. Фасадларның макро формасы һәр составлы панельнең геометриясенә тәэсир итүгә өстәп, үзәкнең топологиясе дә месо дәрәҗәсендә эшләнергә мөмкин. Параметрик фасад моделен кулланганда, форма һәм тышкы кыяфәт 3-нче рәсемдә күрсәтелгән слайдерлар ярдәмендә фасад бүлекләренә тәэсир итә ала. Шулай итеп, гомуми өслек кулланучының билгеләнгән масштаблы өслегеннән тора, ул нокта тартучылары ярдәмендә деформацияләнә һәм үзгәртелә. минималь һәм максималь деформация дәрәҗәсен күрсәтү. Бу конвертлар дизайнында югары дәрәҗәдә сыгылучылык тәэмин итә. Ләкин, бу азатлык дәрәҗәсе техник һәм җитештерү чикләүләре белән чикләнә, аннары инженер өлешендәге алгоритмнар уйный.
Бөтен фасадның биеклегенә һәм киңлегенә өстәп, фасад панельләренең бүленеше билгеләнә. Индивидуаль фасад панельләренә килгәндә, алар төгәлрәк месо дәрәҗәсендә билгеләнергә мөмкин. Бу үзәк структураның топологиясенә, пыяла калынлыгына тәэсир итә. Бу ике үзгәрүчән, шулай ук панель зурлыгы, машина төзелеше модельләштерү белән мөһим бәйләнештә. Бөтен макро һәм месо дәрәҗәсенең дизайны һәм үсеше структурасы, функциясе, эстетикасы һәм продукт дизайнының дүрт категориясендә оптимизация ягыннан башкарылырга мөмкин. Кулланучылар бу өлкәләргә өстенлек биреп, конвертның гомуми кыяфәтен һәм хисләрен үстерә алалар.
Проект инженерлык өлеше ярдәмендә кире әйләнеш ярдәмендә кулланыла. Бу максаттан, максатлар һәм чик шартлары 2-нче рәсемдә күрсәтелгән оптимизация категориясендә билгеләнәләр. Алар техник яктан мөмкин булган, физик яктан сәламәт, инженерлык күзлегеннән төзү өчен куркынычсыз коридорлар белән тәэмин итәләр, бу дизайнга зур йогынты ясый. Бу черкигә турыдан-туры интеграцияләнергә мөмкин булган төрле кораллар өчен башлангыч нокта. Алга таба тикшерүләрдә механик үзлекләр Finite Element Analysis (FEM) яки хәтта аналитик исәпләүләр ярдәмендә бәяләнергә мөмкин.
Моннан тыш, кояш нурланышын өйрәнү, күзгә күренеп анализлау, кояш нурларын модельләштерү композит панельләрнең төзелеш физикасына тәэсирен бәяли ала. Дизайн процессының тизлеген, эффективлыгын һәм сыгылмалылыгын чикләмәскә кирәк. Шулай итеп, биредә алынган нәтиҗәләр дизайн процессына өстәмә җитәкчелек һәм ярдәм күрсәтү өчен эшләнгән һәм дизайн процессы ахырында җентекләп анализлау һәм аклау өчен урын түгел. Бу стратегик план исбатланган нәтиҗәләр өчен алга таба категориаль тикшеренүләр өчен нигез сала. Мәсәлән, төрле йөк һәм ярдәм шартларында составлы панельләрнең механик тәртибе турында аз билгеле.
Дизайн һәм инженерия тәмамлангач, модель санлы җитештерүгә әзер. Manufacturingитештерү процессы дүрт суб-этапка бүленә (4 нче рәсем). Беренчедән, төп структура зур масштаблы робот 3D полиграфия корылмасы ярдәмендә ясалган. Аннары яхшы бәйләнеш өчен кирәк булган өслек сыйфатын яхшырту өчен шул ук робот системасы ярдәмендә тегермән ясала. Тегермәннән соң, ябыштыргыч үзәк структурасы буенча махсус эшләнгән доза системасын кулланып, бастыру һәм тегермән процессында кулланылган шул ук робот системасына куелган. Ниһаять, пыяла урнаштырылган буынны UV дәвалаганчы урнаштыралар.
Кушымчалы җитештерү өчен, төп структураның билгеләнгән топологиясе CNC машина теленә (GCode) тәрҗемә ителергә тиеш. Бердәм һәм югары сыйфатлы нәтиҗәләр өчен максат - һәр катламны экструдер авызы төшмичә бастыру. Бу хәрәкәт башында һәм ахырында кирәкмәгән артык басымны булдырмый. Шуңа күрә кулланыла торган күзәнәк үрнәге өчен өзлексез траектория буын скрипты язылган. Бу параметрик өзлексез полилинны бер үк башлангыч һәм ахыр нокталары белән барлыкка китерәчәк, алар дизайн буенча сайланган панель зурлыгына, бал кортларының санына һәм зурлыгына яраклаша. Моннан тыш, төп структураның кирәкле биеклегенә ирешү өчен сызыклар куйганчы сызык киңлеге һәм сызык биеклеге кебек параметрлар күрсәтелергә мөмкин. Сценарийдагы чираттагы адым - G-код боерыкларын язу.
Бу линиядәге һәр ноктаның координаталарын урнаштыру һәм экструзия күләмен контрольдә тоту өчен башка кирәкле баллар кебек өстәмә машина мәгълүматлары белән яздырып башкарыла. Нәтиҗә ясалган G-код аннары җитештерү машиналарына күчерелергә мөмкин. Бу мисалда, G-код нигезендә CEAD E25 экструдерын контрольдә тоту өчен, сызыклы тимер юлдагы Comau NJ165 индустриаль робот кулы кулланыла (5 нче рәсем). Беренче прототип 20% пыяла җепселле сәнәгатьтән соңгы PETG кулланган. Механик сынау ягыннан, максат күләме төзелеш тармагына якын, шуңа күрә төп элементның үлчәмнәре 1983 × 876 мм, 6 × 4 бал кортлары белән. 6 мм һәм биеклеге 2 мм.
Беренчел сынаулар күрсәткәнчә, ябыштыргыч һәм 3D басма резинасы арасында ябыштыргыч көченең аермасы бар, аның өслек үзенчәлекләренә карап. Моның өчен өстәмә җитештерү сынау үрнәкләре ябыштырылган яки пыялага ламинатланган һәм киеренкелеккә яки кыркуга дучар. Тегермән ярдәмендә полимер өслеген механик эшкәртү вакытында көч сизелерлек артты (6-нчы рәсем). Моннан тыш, ул үзәкнең яссылыгын яхшырта һәм артык экструзия аркасында килеп чыккан кимчелекләрне булдырмый. UV кулланыла торган LOCTITE® AA 3345 ™ [19] монда кулланылган акрилат эшкәртү шартларына сизгер.
Бу еш облигация сынау үрнәкләре өчен югары стандарт тайпылышка китерә. Кушымчалы җитештерүдән соң, төп структура профиль тегермән машинасында тегермәнләнгән. Бу операция өчен кирәк булган G-код автоматик рәвештә 3D басма процессы өчен ясалган корал юлларыннан ясала. Төп структураны планлаштырылган үзәк биеклектән бераз югарырак бастырырга кирәк. Бу мисалда 18 мм калынлыктагы үзәк структурасы 14 ммга кадәр киметелде.
Manufacturingитештерү процессының бу өлеше тулы автоматлаштыру өчен зур проблема. Ябыштыргычларны куллану машиналарның төгәллегенә һәм төгәллегенә зур таләпләр куя. Пневматик доза системасы ябыштыргычны төп структурасы буенча куллану өчен кулланыла. Билгеләнгән корал юлына туры китереп, тегермән өслеге буенча робот белән идарә итә. Традицион тарату очын кисточка белән алыштыру аеруча отышлы булып чыга. Бу түбән ябышлыклы ябыштыргычларны күләм буенча бертөрле таратырга мөмкинлек бирә. Бу күләм системадагы басым һәм робот тизлеге белән билгеләнә. Зуррак төгәллек һәм бәйләнеш сыйфаты өчен түбән сәяхәт тизлеге 200 - 800 мм / мин.
Акрилатның уртача ябышлыгы 1500 мПа * с булган полимер үзәк диварына 6 мм киңлектәге эчке диаметры 0,84 мм булган дозалы кисточка һәм 0,3 - 0,6 мбар басымда 5 кисточка киңлеге кулланылган. мм. Аннары ябыштыргыч субстрат өслегенә таралып, өслек киеренкелеге аркасында 1 мм калынлыктагы катлам барлыкка китерә. Ябыштыргыч калынлыкны төгәл билгеләү әле автоматлаштырылган була алмый. Процессның озынлыгы ябыштыргыч сайлау өчен мөһим критерий. Монда җитештерелгән төп структураның озынлыгы 26 м, шуңа күрә куллану вакыты 30 - 60 минут.
Ябыштыргычны кулланганнан соң, ике пыяла тәрәзәне урынына урнаштырыгыз. Материалның калынлыгы түбән булганлыктан, нечкә пыяла үз авырлыгы белән нык деформацияләнә һәм шуңа күрә мөмкин кадәр тигез урнашырга тиеш. Моның өчен пневматик пыяла сорау касәләре вакыт белән таралган сорау касәләре кулланыла. Ул кран ярдәмендә компонентка урнаштырылган, һәм киләчәктә турыдан-туры роботлар ярдәмендә урнаштырылырга мөмкин. Пыяла тәлинкә ябыштыргыч катламда үзәк өслегенә параллель урнаштырылган. Weightиңелрәк булганга, өстәмә пыяла тәлинкә (калынлыгы 4-6 мм) аңа басымны арттыра.
Нәтиҗә пыяла өслеген төп структурасы буенча тулысынча сугарырга тиеш, күренгән төс аермаларын беренче визуаль тикшерүдән чыгып бәяләргә була. Заявка процессы шулай ук соңгы бәйләнешнең сыйфатына зур йогынты ясарга мөмкин. Бәйләнгәннән соң, пыяла панельләр күчерелергә тиеш түгел, чөнки бу пыялада күренеп торган ябыштыргыч калдык һәм фактик ябыштыргыч катламдагы кимчелекләр китерәчәк. Ниһаять, ябыштыргыч UV нурлары белән 365 нм дулкын озынлыгында дәвалана. Моның өчен 6 мВт / см2 тыгызлыгы булган UV лампасы әкренләп бөтен ябыштыргыч өслектән 60 с.
Монда каралган җиңел һәм көйләнә торган нечкә пыяла композицион панельләр концепциясе өстәмә эшләнгән полимер үзәк белән киләчәк фасадларда куллану өчен. Шулай итеп, составлы панельләр кулланыла торган стандартларга туры килергә һәм хезмәт лимитына (SLS), төп көч чикләренә (ULS) һәм куркынычсызлык таләпләренә туры килергә тиеш. Шуңа күрә, составлы панельләр куркынычсыз, көчле һәм каты булырга тиеш, йөкләргә (мәсәлән, өслек йөкләре кебек) бозылмыйча яки артык деформациясез. Элегерәк ясалган нечкә пыяла композит панельләрнең механик реакциясен тикшерү өчен (Механик тест бүлегендә күрсәтелгәнчә), алар киләсе бүлектә сурәтләнгәнчә җил йөкләү сынауларына дучар булдылар.
Физик тикшерүнең максаты - җил йөкләре астында тышкы стеналарның составлы панельләренең механик үзлекләрен өйрәнү. Бу максаттан, 3 мм калынлыктагы тулы температуралы пыяла тышкы таблицадан һәм 14 мм калынлыктагы өстәмә ясалган үзәктән торган композит панельләр (PIPG-GF20 дан) Henkel Loctite AA 3345 ябыштыргыч ярдәмендә эшләнгән (7 нче рәсем сулда). )). . Аннары составлы панельләр агач рамка белән металл винталар белән бәйләнәләр, алар агач рамка аша һәм төп структура ягына керәләр. Паним периметры тирәсендә 30 винт урнаштырылды (7 нче рәсемдә сул яктагы кара сызыкны карагыз) периметр тирәсендә сызыклы ярдәм шартларын мөмкин кадәр якынрак чагылдыру өчен.
Аннары сынау рамкасы композит панель артында җил басымы яки җил сорау белән тышкы сынау стенасына мөһерләнде (7 нче рәсем, өске уң). Мәгълүматны язу өчен санлы корреляция системасы (DIC) кулланыла. Моның өчен композит панельнең тышкы пыяла нечкә эластик таблица белән капланган, энҗе тавышы үрнәге белән бастырылган (7 нче рәсем, астагы уң). DIC бөтен камера өслегендә барлык үлчәү нокталарының чагыштырмача торышын язу өчен ике камера куллана. Секундына ике рәсем яздырылды һәм бәяләү өчен кулланылды. Композит панельләр белән уратып алынган палатада басым 1000 Па артуда җанатар ярдәмендә максималь 4000 Па кадәр күтәрелә, шулай итеп һәр йөк дәрәҗәсе 10 секунд дәвамында саклана.
Экспериментның физик көйләнеше шул ук геометрик үлчәмнәр белән санлы модель белән күрсәтелә. Моның өчен Ansys Mechanical санлы программасы кулланыла. Төп структурасы пыяла өчен 20 мм ягы булган SOLID 185 алты почмаклы элементларны һәм 3 мм ягы булган SOLID 187 тетрэдр элементларын кулланып геометрик меш иде. Модельләштерүне гадиләштерү өчен, өйрәнүнең бу этабында монда кулланылган акрилат идеаль каты һәм нечкә, һәм пыяла белән төп материал арасында нык бәйләнеш дип билгеләнә.
Композит панельләр үзәк читендәге туры сызыкта урнаштырылган, һәм пыяла панель 4000 Па өслек басымына дучар була. Модельләштерүдә геометрик сызыклар исәпкә алынса да, бу этапта сызыклы материал модельләре генә кулланылган. өйрәнү. Бу пыяла (E = 70,000 MPa) сызыклы эластик реакция өчен дөрес фараз булса да, (вискоэластик) полимер үзәк материал җитештерүче мәгълүматлар таблицасы буенча [17], сызыклы катгыйлык E = 8245 MPa кулланылган хәзерге анализ катгый каралырга тиеш һәм киләчәк тикшеренүләрдә өйрәнеләчәк.
Монда китерелгән нәтиҗәләр, нигездә, 4000 Па (= ˆ4kN / m2) кадәр җилнең максималь деформациясе өчен бәяләнә. Моның өчен DIC ысулы белән язылган рәсемнәр санлы симуляция нәтиҗәләре белән чагыштырылды (8 нче рәсем, астагы уң). FEMда "идеаль" сызыклы терәкләр белән 0 мм идеаль гомуми штамм FEMда исәпләнсә дә, DIC бәяләгәндә кыр өлкәсенең физик күчүе исәпкә алынырга тиеш. Бу монтаж толерантлыгы һәм сынау рамкасының деформациясе һәм аның мөһерләре белән бәйле. Чагыштыру өчен, чит төбәктәге уртача күчерү (8 нче рәсемдә ак сызык) панель үзәгендәге максималь күчерүдән алынды. DIC һәм FEA белән билгеләнгән күчерелмәләр 1 таблицада чагыштырыла һәм 8 нче рәсемнең өске сул почмагында график яктан күрсәтелә.
Эксперименталь модельнең дүрт кулланылган йөк дәрәҗәсе бәяләү өчен контроль пункт буларак кулланылды һәм FEMда бәяләнде. Композит тәлинкәнең төшмәгән хәлдә максималь үзәк күчерелүе DIC үлчәүләре белән 4000 Па авырлык дәрәҗәсендә 2,18 мм. Түбән йөкләрдә FEA күчерүләре (2000 Па кадәр) эксперименталь кыйммәтләрне төгәл кабатлый алса да, югары йөкләрдә сызыклы булмаган арту төгәл исәпләнә алмый.
Ләкин, тикшеренүләр күрсәткәнчә, составлы панельләр җилнең чиктән тыш авырлыгына каршы тора ала. Lightиңел панельләрнең югары катгыйлыгы аеруча аерылып тора. Кирхов тәлинкәләренең сызыклы теориясенә нигезләнеп аналитик исәпләүләр кулланып, 4000 Па 2,18 мм деформациясе шул ук чик шартларында 12 мм калынлыктагы бер пыяла тәлинкә деформациясенә туры килә. Нәтиҗәдә, бу составлы панельдәге пыяла калынлыгы (бу производствода энергияне күп куллана) 2 х 3 мм пыялага кадәр киметелергә мөмкин, нәтиҗәдә материал 50% экономияләнә. Панельнең гомуми авырлыгын киметү монтажлау ягыннан өстәмә өстенлекләр бирә. 30 килограммлы композит панельне ике кеше җиңел эшкәртә алса да, традицион 50 кг пыяла панель куркынычсыз хәрәкәт итү өчен техник ярдәм таләп итә. Механик тәртипне төгәл күрсәтү өчен, киләчәк тикшеренүләрдә санлы модельләр кирәк булачак. Соңгы элемент анализы полимерлар һәм ябыштыргыч бәйләнеш модельләштерү өчен киңрәк сызыксыз материал модельләре белән тагын да көчәйтелергә мөмкин.
Санлы процессларны үстерү һәм камилләштерү төзелеш тармагында икътисадый һәм экологик күрсәткечләрне яхшыртуда төп роль уйный. Моннан тыш, фасадларда нечкә пыяла куллану энергияне һәм ресурсларны экономияләргә вәгъдә бирә һәм архитектура өчен яңа мөмкинлекләр ача. Ләкин, пыяланың кечкенә калынлыгы аркасында, стаканны тиешенчә ныгыту өчен яңа дизайн карарлары кирәк. Шуңа күрә, бу мәкаләдә тәкъдим ителгән тикшерү нечкә пыяладан ясалган һәм бәйләнгән ныгытылган 3D басма полимер үзәк структуралардан ясалган составлы панельләр төшенчәсен өйрәнә. Дизайннан производствога кадәр бөтен җитештерү процессы санлы һәм автоматлаштырылган. Чирмешән ярдәмендә киләчәктә фасадларда нечкә пыяла композит панельләрне куллану мөмкинлеге бирә торган файл-завод эш процессы эшләнде.
Беренче прототипны җитештерү робот җитештерүнең мөмкинлеген һәм проблемаларын күрсәтте. Кушымчалы һәм субтрактив җитештерү инде яхшы интеграцияләнгән булса да, тулы автоматлаштырылган ябыштыргыч куллану һәм җыю, аеруча киләчәк тикшеренүләрдә чишелергә тиешле өстәмә проблемаларны тәкъдим итә. Беренчел механик сынау һәм бәйләнешле чикләнгән элементларны тикшерү модельләштерү аша җиңел һәм нечкә җепселле пыяла панельләрнең фасад кушымталары өчен җитәрлек кысылу тәэмин итүе, хәтта экстремаль җил йөге шартларында да күрсәтелде. Авторларның дәвамлы тикшеренүләре фасад кушымталары өчен санлы эшләнгән нечкә пыяла композит панельләрнең потенциалын тагын да өйрәнәчәк һәм аларның эффективлыгын күрсәтәчәк.
Авторлар бу тикшеренү эше белән бәйле барлык ярдәмчеләргә рәхмәт әйтәсе килә. EFRE SAB финанслау программасы аркасында Европа Союзы грантлары формасында финансланган, экструдер һәм тегермән җайланмасы белән манипулятор сатып алу өчен финанс ресурслары белән тәэмин итү. Моннан тыш, AiF-ZIM Glaswerkstätten Glas Ahne белән берлектә Glasfur3D тикшеренү проектын (грант номеры ZF4123725WZ9) финанслаган өчен танылды, бу тикшеренү эшенә зур ярдәм күрсәтте. Ниһаять, Фридрих Сименс лабораториясе һәм аның хезмәттәшләре, аеруча Феликс Хегевальд һәм студент ярдәмчесе Джонатан Хольцер, бу кәгазь өчен нигез булган ясалма һәм физик тестның техник ярдәмен һәм тормышка ашырылуын таныйлар.
Пост вакыты: Август-04-2023