Ishlab chiqaruvchilar uglerod tolasi bilan maqtanishni yaxshi koʻradilar, shuning uchun Velosipedchi bu nimani anglatishini va unumdorlikka qanday taʼsir qilishini oʻrganishga qaror qildi
Velosiped, o'z-o'zidan ma'lumki, eng yaxshi Rojdestvo sovg'asi, lekin kuchukchadan tashqari uni o'rash ham eng qiyin. Shunday qilib, uglerodni o'zining murakkab egri chiziqlariga o'rashi va o'rashi kerak bo'lgan kambag'al ramka dizayneriga achinish kerak, shunda pishgan va tugatilgandan so'ng, ramka kerakli haydash hissini beradi. Uglerod tolali ramkaning konstruksiyasi Rubik kubini ushlab turadigan murakkab 3D jumboqdir.
Uglerodning goʻzalligi shundaki, metalldan farqli oʻlaroq, velosiped ramkasining istalgan nuqtasida talab qilinadigan ishlash atributlari va quvvati ustidan juda qattiq nazorat qilish uchun bir nechta qismlar turli darajadagi kesishish va bir-biriga yopishib qolishi mumkin. Salbiy tomoni shundaki, uglerod anizotropikdir - u yog'ochga o'xshash tarzda bir yo'nalishda boshqasiga qaraganda kuchliroqdir - bu kuch tolalar yo'nalishiga bog'liqligini anglatadi. Uglerodning katta yuklarni ko'tarishi uchun kuchlar uning tolalari bo'ylab yo'n altirilishi kerak, bu esa tola yo'nalishini juda muhim qiladi. Velosiped ramkasining tarkibiy qismlari bir necha yo'nalishda kuchlarni boshdan kechiradi, ya'ni uglerod tolalari ham bir necha yo'nalishda harakatlanishi kerak. Shuning uchun turli qatlamlar o'zlarining tolalari turli burchaklarda, odatda 0 ° (chiziqda), +45 °, -45 °, +90 ° va -90 ° va, albatta, dizaynerlar tomonidan tanlangan har qanday burchakka ega, agar u kerakli atributlarni yaratsa..
Chuqurlarda
Barcha uglerodli ramkalar uchun shunday. Y altiroq tashqi ko'rinishlar ostida qattiqliklari, kuchli tomonlari, shakllari, o'lchamlari, pozitsiyalari va yo'nalishlari, odatda, kompyuter dasturlari paketlari va muhandislarning tajribasi kombinatsiyasi bilan puxta rejalashtirilgan uglerod tolasi bo'laklarining ko'p qatlamlari mavjud. Bu yotqizish jadvali yoki shunchaki yotqizish sifatida tanilgan. Uglerodli jigsa qurib bo‘linganda, velosiped yengil, sezgir, tejamkor va velosiped haydashning eng ekstremal kuchlariga bardosh bera oladigan bo‘lishi kerak.
S alt-Leyk-Siti shahridagi Yuta universiteti qoshidagi kompozitlar mexanikasi laboratoriyasi direktori, oʻzi velosipedchi va Trekning birinchi uglerod ramkalarini yaratishda ishtirok etgan professor Den Adamsning aytishicha to'g'ri yotqizish jadvali haqida. "Bu alohida qatlamlarning yo'nalishini yoki oxirgi qism qalinligini hosil qilish uchun yig'ilgan uglerod / epoksi prepreg qatlamlarini belgilaydi", deydi u. Ba'zi ramka qismlarini joylashtirish boshqalarga qaraganda osonroq. Quvurlar nisbatan sodda, lekin ular orasidagi tutashuvlar ugleroddan tizimli ravishda foydalanadigan har qanday sanoatda, jumladan, aerokosmik va avtomobilsozlikda ishlab chiqarish qismlarida ko‘rishingiz mumkin bo‘lgan eng murakkab qatlamli qatlamlardan biridir.’
Uglerodning anizotrop tabiati ham toʻgʻri uglerodni tanlashni hal qiluvchi ahamiyatga ega qiladi. Oddiy qilib aytganda, uglerodni etkazib berishning ikki yo'li mavjud. Bir tomonlama (UD) barcha uglerod tolalari bir yo'nalishda, bir-biriga parallel ravishda ishlaydi. UDga muqobil to'qilgan mato yoki "mato" dir. U uglerod tolasining klassik ko'rinishini berish uchun to'g'ri burchak ostida bir-birining ostidan va ustidan o'tib, ikki yo'nalishda harakatlanadigan tolalarga ega. Oddiy to'quv deb nomlanuvchi eng oddiy matoda tolalar har bir kesishmada ("1/1" deb ataladi) ostidan va ustiga to'rga o'xshash naqsh hosil qiladi. Boshqa ko'plab mumkin bo'lgan to'quv naqshlari mavjud. Shim (2/2) biroz bo'shashgan, shuning uchun o'rash oson va diagonali naqshidan osongina tanib olish mumkin, bu chevronlarga o'xshaydi.
Tolaning moduli (elastiklik o'lchovi) ham ma'lum bir yotqizish uchun asosiy hisoblanadi. Modul tolaning qanchalik qattiqligini belgilaydi. 265 gigapaskal (GPa) deb baholangan standart modulli tola 320 GPa bo'lgan oraliq modulli tolaga qaraganda kamroq qattiqroq. Bir xil qattiqlikdagi komponentlarni tayyorlash uchun yuqori modulli uglerod kamroq talab qilinadi, bu esa engilroq mahsulotga olib keladi. Shuning uchun yuqori modulli tolalar afzal ko'rinishi mumkin, ammo ushlash bor. Spagetti bo'lagiga nisbatan kauchuk tasma bilan o'xshashlik qilish mumkin. Kauchuk tarmoqli juda elastik (past modulga ega) va juda oz kuch bilan egiluvchan bo'lishi mumkin, lekin buzilmaydi, bundan tashqari u egilgandan keyin asl shakliga qaytadi. Boshqa tomondan, spagetti juda qattiq (yuqori modulli), shuning uchun deformatsiyaga ma'lum darajada qarshilik ko'rsatadi va keyin shunchaki sinadi. Marketing bo'limlari ko'pincha so'nggi ramka dizayniga ma'lum bir tolali modulni kiritish bilan maqtanadi, lekin ko'p hollarda velosiped ramkasi qattiqlik, chidamlilik va moslashuvchanlikning istalgan kombinatsiyasini ta'minlash uchun yotqizish ichidagi bir necha turdagi modullarning ehtiyotkorlik bilan muvozanatidir..
Yana bitta oʻzgaruvchini koʻrib chiqish kerak. Uglerod tolasining bir tolasi juda yupqa - inson sochidan ancha yupqaroq, shuning uchun ular bir-biriga bog'lanib, "tortma" deb ataladigan narsani hosil qiladi. Velosipedlar uchun tortma 1 000 dan 12 000 gacha bo'lgan ipni o'z ichiga olishi mumkin, garchi 3 000 (3K sifatida yozilgan) eng keng tarqalgan.
Bu tola, bu tola
Bular asoslar, lekin lay-up yaratish murakkablashadi. "Sof kuch va qattiqlik nuqtai nazaridan ideal kompozitsion tolaning qatronga nisbatan eng yuqori nisbati va tolada eng kam egilishga ega bo'ladi", deydi doktor Piter Giddings, Bristoldagi Milliy kompozitlar markazining tadqiqot muhandisi. velosipedlar bilan ishlagan va ko'p yillar davomida poygada yurgan. "Bir yo'nalishli tolalar, hech bo'lmaganda, nazariy jihatdan, buning uchun eng yaxshi tanlovdir. UD materiallari tola yo'nalishi bo'yicha qattiqlik va og'irlik nisbatiga ega. Afsuski, UD kompozitlari to'qilgan matolarga qaraganda shikastlanishga ko'proq moyil bo'ladi va bir marta shikastlanganda, ishdan chiqish ehtimoli ko'proq.'
Faqat UD uglerod qatlamlaridan ramka qurish uchun material va ish soati xarajatlari tufayli juda qimmat bo'lgan xavfli mo'rt velosipedni yaratish mumkin edi. Shuning uchun to'qilgan uglerod ustunlik qiladi va qattiq egri va murakkab birikma shakllari mavjud bo'lgan har qanday joylar uchun aniq tanlovdir. Bundan tashqari, odamlarga uning tashqi ko'rinishi yoqadi. "Estetik nuqtai nazardan, to'qilgan materiallar bir tomonlama materiallarga qaraganda yaxshiroq ko'rinadi va jamoatchilikning kompozitsiyani idrok etishi to'qilgan matodir", deydi Giddings. ‘Aslida ko‘plab ishlab chiqaruvchilar ramka konstruksiyasi silliq, to‘qilgan ko‘rinishga xalaqit beradigan joylarni bo‘yashadi [shuning uchun yashirishadi].’
Tovar ishlab chiqarish qulayligi, shuningdek, mehnat xarajatlarini hisobga olish uchun yotqizish jadvalida hisobga olinishi kerak. Murakkab bo'g'inlar va shakllar uchun UD tolalari bilan ideal yotqizishni yaratish ancha uzoq davom etadi. To'qilgan matolar ko'pchilik uglerodli velosiped ishlab chiqaruvchilarning afzal ko'rgan tanlovi ekanligining yana bir sababi. "To'qilgan mato bilan ishlash UDga qaraganda osonroq va uni kerakli shaklga moslashtirish uchun kamroq mahorat talab qiladi", deydi Giddings. UD murakkab shakllar atrofida bo'linish yoki egilish tendentsiyasiga ega. Erkin to'qilgan matolar osonroq moslashadi va strukturaning umumiy quvvatiga kichik ishlab chiqarish nuqsonlari kamroq ta'sir qiladi.’
Ishlab chiqaruvchilar, ehtimol, eng murakkab joylarda, masalan, pastki qavs va bosh trubka birlashmalarida to'qilgan uglerod bilan yotqizishni afzal ko'rishadi, ammo bu hali ham ko'rinadigan darajada oddiy emas, chunki e'tiborga olish kerak bo'lgan yana bir omil bor. Scott Sports velosiped muhandisi Pol Remi: "Siz tola yo'nalishining uzluksizligini nafaqat kesishmalar atrofida, balki ular orqali va undan tashqarida saqlashni xohlaysiz" deydi. ‘Birlashmada, masalan, pastki qavsda murakkab egriliklar bo‘lishi mumkin, shuning uchun siz tolalar yo‘nalishini davom ettirish, yukni ular bo‘ylab uzatish yo‘lini o‘ylab ko‘rishingiz kerak.’
Mana bu yerda Remy kabi kadr muhandislari kompyuter fanining yordami uchun minnatdor. Ilgari, turli xil joylashtirish jadvalidagi o'zgarishlar yakuniy natijaga qanday ta'sir qilishini bilishning yagona yo'li bir nechta prototiplarni yaratish va sinovdan o'tkazish edi, ammo hozirda joylashtirish jadvalini kompyuterlar tomonidan juda yuqori darajadagi aniqlik bilan sinab ko'rish mumkin. bir tola tolasi ramka qolipiga tegib ketgan.
“Avvallari lay-upning faqat bir qismini oʻzgartirish kadrning ishlashiga qanday taʼsir qilishini bilish juda qiyin edi,” deydi Remi.
Bob Parli, Massachusets shtatidagi Parlee Cycles kompaniyasi asoschisi, kompyuterlar barcha raqamlarni maydalashdan oldin o'sha eski kunlarni eslaydi: Agar siz ramka kabi truss konstruktsiyasiga yuklanishni tushunsangiz, yotqizish oddiy bo'ladi., shuning uchun dastlab men ularni o'zim ishlab chiqa oldim». “Aslida men ramka trubalariga (kabel kirish nuqtalari yoki shisha qafas o‘rnatish uchun) teshik qo‘ymasdim, chunki ular zaif nuqtalar edi, ammo endi FEA bu teshikni mustahkamlash uchun nima qilish kerakligini aytadi”, deydi u.
Komplekslashtirilgan dasturiy ta'minot bilan birga hisoblash quvvatini oshirish muhandislarga qisqa vaqt ichida ko'plab virtual modellarni tahlil qilish va dizayn va materiallar chegaralarini kengaytirish imkonini beradi. Maxsus dizayn muhandisi Kris Meertensning so'zlariga ko'ra, Iteratsiya - bu o'yinning nomi. FEA vositalari ramkaning vakili modelini yaratadi va maqsad har bir tolani hisobga olishdir. Dasturiy taʼminot menga model ramkasi uchun mavjud boʻlgan 17 ta yuk holati uchun optimallashtirish modeli asosida har bir qatlamni loyihalash imkonini beradi.’
Buning ma'nosi dasturiy ta'minot Meertens-ga ramkaning har bir sohasida qancha uglerod bo'lishi kerakligini va tolalar uchun optimal yo'nalishni ko'rsatadi. Biroq, mahorat uglerod yotqizish bilan nima borligini va mumkin emasligini bilishdir. Ba'zida kompyuter idealdan uzoq bo'lgan ideallarni tupuradi. "Ko'pincha men unga qarayman va "Biz buni qilishning iloji yo'q", deydi Meertens. ‘Shunday qilib, men virtual qatlamlarni kesish va ularni virtual mandrelga o‘rash uchun laminat draping dasturi bilan band bo‘laman, bunda ishlab chiqarishning texnik imkoniyatlari va laminat optimallashtirishga asoslanadi.’
Kompyuter dasturiy ta'minotidan foydalanganda ham buni ochish uchun bir necha kun kerak bo'lishi mumkin va yotqizish oxirigacha aniqlanishi uchun hali ko'p yo'l bor. Inson elementi muhim bo'lgan jihatlardan biri to'g'ri tolaning to'g'ri joyda ishlatilishiga ishonch hosil qilishdir. Meertensning ta'kidlashicha, 0 ° tolasi juda qattiq, lekin yaxshi ta'sir kuchiga ega emas, shuning uchun kompozit shikastlanishga bardoshli bo'lish uchun biz pastki trubaning pastki qismi kabi joylarga juda ko'p narsalarni qo'ymaslik kerak. Ushbu bosqichda men qanday qatlam shakllari kerakligini bilib olaman, lekin endi men har bir qatlamdan nechtasini bilmoqchiman. Shunday qilib, men ularni qanchalik qalin qilishim kerakligini aytadigan yana bir optimallashtirish dasturini ishga tushiraman - asosan qatlamlar soni. U qatlamlarning 30 dan 50 tagacha kombinatsiyasini tahlil qiladi. Biz virtual draping va optimallashtirish tsiklini to'rt yoki besh marta bosib o'tamiz, har safar qatlamlarni biroz ko'proq sozlaymiz. Lekin bir nuqtada biz “O‘tish” tugmasini bosib, uni jo‘natishimiz kerak.’
Aniq qoʻllanma
Qatilish jadvali 3D xaritaga oʻxshab, har bir qatlamdagi shaklli uglerodning har bir boʻlagini batafsil koʻrsatib beradi. "Kadr to'qqizta zonaga bo'lingan: ikkita o'rindiq, ikkita zanjir, pastki qavs, o'rindiq, yuqori, bosh va pastki quvurlar", deydi Meertens."Biz har bir zona uchun eksa bo'lgan ma'lumotni aniqlaymiz. Zonadagi har bir uglerod bo'lagining yo'nalishi bu ma'lumotlar bilan bog'liq. Pastki trubka mahalliy ma'lumotlarga nisbatan 45 °, 30 ° va 0 ° da qatlamlarga ega bo'lishi mumkin. Umuman olganda, yuqori quvvatli material o'qdan tashqari, burchak ostida ishlatiladi. Biz 0° da eksenel ravishda ishlatadigan yuqori modulli material.’
Olingan fayl hajmi 100 Mb gacha bo'lishi mumkin va oxir-oqibat zavod qavatiga uzatiladi. Zavoddagi har bir ishchi faqat ramkaning o'zi yaratish uchun mas'ul bo'lgan qismiga tegishli qismini oladi. Bu hali yakuniy ishlab chiqarish bosqichi emas. O'rnatilgan ramka ushbu bosqichda prototip bo'lib, uni amalda bajaradigan ramkada raqamli tarzda ishlab chiqilgan joylashtirish natijalarini ta'minlash uchun sinovdan o'tkazish kerak. Ultratovush, rentgen tekshiruvi va fizik diseksiya laminatning qalinligini aniqlaydi. Boshqa joylarda qatron matritsasi laminatsiya sifatini va material yoki tolalar ko'chib ketganligini aniqlash uchun yondiriladi. Bükme testlari FEA tahlili bilan bir xil natijalarni ko'rsatishi kerak. Oxir-oqibat, uni yo'lda olib chiqadigan odam.
“Velosiped haydash - bu uning miqdorini aniqlashning yagona yo'li, - deydi Bob Parli. “Biz egilish va yuk ko‘tarish sinovlarini o‘tkazishimiz mumkin, lekin u biz xohlagan tarzda ishlashini bilish uchun tashqariga chiqib, minishimiz kerak.” Model yig‘ilishdan o‘tganida, ishlab chiqarishga yashil chiroq yonadi.
Velosiped ishlab chiqarishning koʻp qismi Uzoq Sharqda sodir boʻladi va bu yotqizish jadvaliga yanada katta ahamiyat beradi. Yaxshi batafsil reja, agar xatga amal qilinsa, o'sha yirik fabrikalardan chiqadigan mahsulotlar sinovdan o'tgan va yakuniy prototip bosqichida o'tgan mahsulotlarning bir xil egizaklari bo'lishini ta'minlashi kerak. Albatta, ko'pchilik brendlar doimiy ravishda ishlab chiqarish ramkalarini sinovdan o'tkazadi va qayta sinovdan o'tkazadi, shunda do'konlarga yetib boradigan velosipedlar mijozlar talablariga javob beradi. Aksariyat hollarda ishlab chiqaruvchilar ramkaning butun yo'lini to'g'ridan-to'g'ri birinchi tolali iplarning kelib chiqishiga qarab kuzatishi mumkin. Keyingi safar tik turganingizda va mag'rurligingiz va quvonchingizga qoyil qolganingizda bu haqda o'ylashingiz kerak bo'lgan narsa.
