炭素繊維チューブの圧延工程における層解析

炭素繊維チューブの圧延工程における層解析

炭素繊維パイプの製造工程では、巻く工程とコイリングする工程が一般的ですが、このうちコイリング工程が量産に適しています。 圧延工程を行う際には、敷設層の設計が非常に重要になりますので、詳しく説明します。

炭素繊維パイプの圧延工程では、敷設角度の設計が特に重要です。 敷設角度の不合理な設計は、重量と製造コストを増加させるだけでなく、パイプの機械的特性にも影響を与えます。 一般的に使用される敷設角度は 0 度、± 45 度、および 90 度ですが、実際の敷設角度は特定の性能要件に基づいて選択する必要があります。 層間のせん断効果を軽減するには、異なる敷設角度を均等に分散する必要があります。

圧延層では、応力による変形を防ぐため、管層全体のバランスを保つように注意する必要があります。 除去したレイヤー位置をレイヤーに近いまたは遠い中心線領域に交互に適用し、同じ角度でレイヤー全体の数と同じ増加または減少頻度を維持します。 外層は、欠陥なく表面全体を連続的に覆う必要があります。 可能な限り、外側からのレイヤーの削除を避け、2 つ以上の隣接するレイヤーを同じポイントで削除することを避け、連続するレイヤー間で交互にレイヤーを削除するようにしてください。 レイヤ化プロセスでは、2 つの障害ごとに少なくとも 1 つの連続したレイヤが存在することを確認する必要があります。

カーボンファイバーチューブを圧延する場合、作業効率が低下する可能性があるため、連続して積層することはできないことに注意してください。 さらに、荷重方向に沿って伸長または短縮すると、一般にポアソン効果として知られる、荷重方向に垂直な方向の伸長と短縮が発生します。 同時にクラックの発生にも注意が必要です。

連続積層は、同じ角度での連続積層と他の積層の間のせん断力と結合反応も増加します。 カーボンファイバーパイプに明らかな欠陥が生じ、パイプ全体の強度が大幅に低下します。 その結果、炭素繊維パイプの耐用年数は短くなり、特に高温や低温、風や砂の浸食などの外力下では、より深刻な影響が生じます。

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