المواد المركبة المصفوفة الخزفية وخصائص الانحناء الخاصة بها

p class = "jove_title" >1. صنع عينة واحدة من الجص العادي

1. احصل على قالب مطاطي أزرق من المدرب. يمكن لكل قالب أن يصنع 3 عينات على شكل شريط ، ويبلغ حجم كل شريط حوالي 26 مم في العرض ، و 43 مم في الطول ، و 10 مم في السماكة.
2. تزن 40 جراما من مسحوق الجص الجاف في كوب ورقي. أضيفي 20 مل من الماء منزوع الأيونات ببطء ، وحركي الملاط بعصا خشبية ، حتى يتحقق قوام سلس. انتقل على الفور إلى الخطوة 3! يبدأ الجص في التصلب في ~ 5 دقائق.
3. صب الملاط الناتج في إحدى مقصورات القالب. املأ القالب بالكامل ، وقم بتنعيمها بعصا خشبية. تخلص من الكوب وأي جص زائد. احتفظ بالعصا للاستخدام في المستقبل.

< p class = "jove_title" >2. صنع عينتين مركبتين

1. تحضير العينة المصنوعة من تقوية الألياف المفرومة:
   a.) تزن 4 جرامات من الألياف الزجاجية المفرومة في كوب ورقي.
   b.) تزن 40 جراما من مسحوق الجص في نفس الكوب.
   c.) أضف ببطء 20 مل من الماء منزوع الأيونات ، وحرك الملاط بعصا خشبية ، حتى تمتزج الألياف جيدا ، ويتحقق تناسق سلس.
   d.) صب الملاط في إحدى حجرات القالب. املأ القالب بالكامل ، وقم بتنعيمها بعصا خشبية.
2. تحضير العينة المصنوعة من شريط الألياف الزجاجية:
   a.) قطع شريطين من شريط الألياف الزجاجية ، بطول حوالي 5 بوصات. وزن الشرائط.
   b.) تزن 40 جراما من مسحوق الجص الجاف في كوب ورقي. أضف ببطء 20 مل من الماء منزوع الأيونات ، وحرك الملاط حتى يتحقق قوام سلس.
   c.) صب حوالي ثلث الجص في القالب. ضع شريطا واحدا من شريط الألياف الزجاجية فوق الجص ، واضغط عليه لأسفل باستخدام العصا الخشبية. تأكد من أن الجص يبلل شريط الألياف الزجاجية تماما.
   d.) صب حوالي نصف الجص المتبقي فوق شريط الألياف الزجاجية. ضع الشريط الثاني من الشريط فوق الجص ، واضغط عليه لأسفل بعصا خشبية.
   e.) صب باقي الجص فوق الشريط الثاني ، واضغط عليه بالعصا الخشبية. تأكد من أن الجص يبلل شريط الألياف الزجاجية تماما ، ويضغط على أي فقاعات هواء.

3. إجراء التجارب

1. قم بقياس متوسط طول وسمك وعرض كل شريط قم بقياس L (طول الامتداد في الشكل أدناه) على تركيبات الاختبار المكونة من 3 نقاط ، واستخدم الفرجار المعايرة للقياس.
2. استخدم سرعة إزاحة 5 مم / دقيقة لجميع الاختبارات. (يجب بعد ذلك تصفير UTM وتشغيله بسرعة إزاحة تبلغ 5 مم / دقيقة). بالنسبة لعينة الجص العادي والألياف المفرومة ، قم بإجراء الاختبار حتى تفشل العينة. بالنسبة لعينة شريط الألياف الزجاجية ، قم بإجراء الاختبار حتى يصبح الانحراف 6 مم.
3. استخدم برنامج LabVIEW على الكمبيوتر لجمع البيانات من كل اختبار في ملف نصي.

4. برنامج MATLAB

1. قم بإنشاء برنامج MATLAB الذي سيقوم بما يلي:
2. اقرأ ملفا نصيا لعمود واحد وافصل القراءات إلى بيانات القوة والانحراف. قم بتحويل البيانات الأولية إلى قوة وانحراف باستخدام عوامل التحويل التالية:
   القوة = (الحد الأقصى لقيمة خلية الحمل / 30000) * الرقم الذي تم إنشاؤه بواسطة UTM (2)
   الانحراف = 0.001 مم * الرقم الذي تم إنشاؤه بواسطة UTM (3)
3. احسب قوة الانحناء وإجهاد الانحناء لكل عينة:
   قوة الانحناء σ_f = (3FL) / (2wt²) (4)
   سلالة الانحناء ε_f = (6Dt) / (L²) (5)
4. ارسم منحنى الإجهاد والإجهاد لكل عينة. لنفترض ε_f هو المحور الأفقي σ f هو المحور الرأسي.
5. أوجد الحد الأقصى لقيم σ_f و ε_f لكل عينة. بالنسبة للعينات المركبة، حدد قيمة ε_f التي تتوافق مع الحد الأقصى لقيمة σ_f.
6. أوجد معامل الانحناء E_f بحساب ميل المنحنى في المنطقة المرنة.
7. أوجد المنطقة الواقعة أسفل كل منحنى إجهاد وإجهاد.

< p class = "jove_title" >5. تحليل البيانات

1. مقارنة قوة الانحناء ومعامل العينات المركبة مع عينة الجص العادي
   نظرا لأن UTM ينشئ ملفا نصيا لعمود واحد ، لكل من القوة والانحراف ، يجب أن تقوم واجهة MATLAB بفرز القيم المقابلة إلى مصفوفات مختلفة. وبالتالي ، لتحديد كل من القوة والانحراف اللازمين للمعادلتين 4 و 5 ، يجب تنفيذ المعادلتين 2 و 3 في MATLAB.
   باستخدام خلية تحميل بحد أقصى 1000 ، فإن تحديد قوة الانحناء والإجهاد هو مزيج من جميع المعادلات. نظرا لأن MATLAB يولد أيضا منحنى الإجهاد والإجهاد لكل عينة ، فقد تم التأكد من معامل الانحناء عن طريق حساب ميل المنطقة المرنة. باستخدام المعادلة 6 ، سيتم حساب معامل الانحناء بالنسبة للنقطتين المختارتين على مخطط الإجهاد والإجهاد:
   (6)
   بفحص بيانات العينة ، سنرى أنه مع إضافة أشكال مختلفة من التعزيز ، ستزداد قوة العينات ، حيث يوفر شريط الألياف الزجاجية أكبر قوة إضافية. من حيث ليونة ، (والتي يمكن اعتبارها "الأكثر تشويهها من الناحية البلاستيكية") ستكون العينة المقواة بشريط الألياف الزجاجية هي الأكبر أيضا.
   أيضا ، يؤثر طول الألياف واتجاهها بشكل كبير على خصائص العينات المركبة. على سبيل المثال ، لا يمكن تحقيق أقصى قدر من التعزيز إلا عندما يتم ضبط شريط الألياف الزجاجية بالتوازي مع أسطح العينة. عند القيام بذلك ، يسمح هذا الاتجاه المكاني لشريط الألياف الزجاجية بتحمل قوى إضافية مع فشل مصفوفة الجص. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضا استنتاج أن الشرائط الأطول من شريط الألياف الزجاجية ستثبت أنها توفر قوة أكبر من الشرائط الأقصر. ستسمح القطع الأطول بأقصى قدر من الجر في ظل ظروف اختبار الانحناء المكون من 3 نقاط ، حيث يوجد المزيد من الجص المحيط بتقوية الألياف الزجاجية.
2. امتصاص الطاقة أثناء اختبار السندات
   تمثل المنطقة الواقعة أسفل منحنى الإجهاد والإجهاد الطاقة التي تمتصها المادة قبل الفشل. وفقا للنتائج التي سنحققها ، سيظهر أن العينة المقواة بالألياف الزجاجية تمتص أكبر قدر من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، نظرا لأن المتانة تتوافق مع قدرة المادة على امتصاص الطاقة والتشوه البلاستيكي دون كسر ، وأثبتت عينة الألياف الزجاجية أنها الأكثر مرونة من خلال امتصاص أكبر قدر من الطاقة ؛ عينة الألياف الزجاجية هي بطبيعتها الأصعب بين الثلاثة. ومن ثم ، فإن المتانة هي التوازن بين القوة والليونة ، وكان لعينة الألياف الزجاجية أكبر مساحة تحت منحنى إجهاد الإجهاد.
3. حساب القوة النظرية لمركبات الألياف المفرومة والألياف الزجاجية باستخدام صيغة "قاعدة المخاليط" (خصائص المواد ذات الصلة مذكورة في الجدول 1).
   يمكن حساب القوة النظرية للمركب من خلال المعادلة 1 ، حيث:
   V_F = جزء الحجم من الألياف = (حجم الألياف) / (الحجم الكلي للعينة)
   حجم الألياف = (كتلة الألياف) / (كثافة الألياف)
   جزء الحجم من الجص = V_P = 1- V_F .

الكثافة ، جم / مل قوة الانحناء ، ميجا باسكال ألياف زجاجية مفرومة 2.5 35 شريط الألياف الزجاجية 0.45 دولار 35 جص غير أ غير أ < p class = "jove_content" > الجدول 1. خصائص المواد.