కొత్త ఆప్టిమైజేషన్ పద్ధతి తేలికైన కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాలను రూపొందించడానికి సహాయపడుతుంది

అన్ని జీవుల మనుగడకు కార్బన్ చాలా అవసరం, ఎందుకంటే ఇది అన్ని సేంద్రీయ అణువులకు ఆధారం, మరియు సేంద్రీయ అణువులు అన్ని జీవులకు ఆధారం.ఇది చాలా ఆకర్షణీయంగా ఉన్నప్పటికీ, కార్బన్ ఫైబర్ అభివృద్ధితో, ఇది ఇటీవల ఏరోస్పేస్, సివిల్ ఇంజనీరింగ్ మరియు ఇతర విభాగాలలో ఆశ్చర్యకరమైన కొత్త అప్లికేషన్‌లను కనుగొంది.కార్బన్ ఫైబర్ ఉక్కు కంటే బలమైనది, గట్టిది మరియు తేలికైనది.అందువల్ల, ఎయిర్‌క్రాఫ్ట్, రేసింగ్ కార్లు మరియు స్పోర్ట్స్ ఎక్విప్‌మెంట్ వంటి అధిక-పనితీరు ఉత్పత్తులలో ఉక్కు స్థానంలో కార్బన్ ఫైబర్ వచ్చింది.

కార్బన్ ఫైబర్‌లు సాధారణంగా ఇతర పదార్థాలతో కలిపి మిశ్రమాలను ఏర్పరుస్తాయి.మిశ్రమ పదార్థాలలో ఒకటి కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్స్ (CFRP), ఇది దాని తన్యత బలం, దృఢత్వం మరియు బరువు నిష్పత్తికి అధిక బలం కోసం ప్రసిద్ధి చెందింది.కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాల యొక్క అధిక అవసరాల కారణంగా, కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాల బలాన్ని మెరుగుపరచడానికి పరిశోధకులు అనేక అధ్యయనాలను చేపట్టారు, వీటిలో ఎక్కువ భాగం "ఫైబర్ ఓరియెంటెడ్ డిజైన్" అనే ప్రత్యేక సాంకేతికతపై దృష్టి సారించాయి, ఇది విన్యాసాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా బలాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. ఫైబర్స్.

టోక్యో యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సైన్స్‌లోని పరిశోధకులు కార్బన్ ఫైబర్ డిజైన్ పద్ధతిని అనుసరించారు, ఇది ఫైబర్ యొక్క విన్యాసాన్ని మరియు మందాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది, తద్వారా ఫైబర్-రీన్‌ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్‌ల బలాన్ని పెంచుతుంది మరియు తయారీ ప్రక్రియలో తేలికైన ప్లాస్టిక్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, తేలికైన విమానాలు మరియు కార్లను తయారు చేయడంలో సహాయపడుతుంది.

అయినప్పటికీ, ఫైబర్ మార్గదర్శకత్వం యొక్క రూపకల్పన పద్ధతి లోపాలు లేకుండా లేదు.ఫైబర్ గైడ్ డిజైన్ దిశను మాత్రమే ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది మరియు ఫైబర్ మందాన్ని స్థిరంగా ఉంచుతుంది, ఇది CFRP యొక్క యాంత్రిక లక్షణాల పూర్తి వినియోగాన్ని అడ్డుకుంటుంది.టోక్యో యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సైన్స్ (TUS)కి చెందిన డాక్టర్ రైయోసుకే మత్సుజాకి తన పరిశోధన మిశ్రమ పదార్థాలపై దృష్టి సారించిందని వివరించారు.

ఈ సందర్భంలో, డాక్టర్ మత్సుజాకి మరియు అతని సహచరులు యుటో మోరి మరియు నవోయా కుమేకవా ఒక కొత్త డిజైన్ పద్ధతిని ప్రతిపాదించారు, ఇది ఏకకాలంలో ఫైబర్‌ల యొక్క విన్యాసాన్ని మరియు మందాన్ని మిశ్రమ నిర్మాణంలో వాటి స్థానానికి అనుగుణంగా ఆప్టిమైజ్ చేయగలదు.ఇది వారి బలాన్ని ప్రభావితం చేయకుండా CFRP యొక్క బరువును తగ్గించడానికి అనుమతిస్తుంది.వారి ఫలితాలు జర్నల్ కాంపోజిట్ స్ట్రక్చర్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి.

వారి విధానం మూడు దశలను కలిగి ఉంటుంది: తయారీ, పునరావృతం మరియు సవరణ.తయారీ ప్రక్రియలో, లేయర్‌ల సంఖ్యను నిర్ణయించడానికి పరిమిత మూలకం పద్ధతి (FEM)ని ఉపయోగించడం ద్వారా ప్రాథమిక విశ్లేషణ జరుగుతుంది మరియు లీనియర్ లామినేషన్ మోడల్ మరియు మందం మార్పు నమూనా యొక్క ఫైబర్ గైడ్ డిజైన్ ద్వారా గుణాత్మక బరువు మూల్యాంకనం గ్రహించబడుతుంది.ఫైబర్ విన్యాసాన్ని పునరుక్తి పద్ధతి ద్వారా ప్రధాన ఒత్తిడి దిశ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు గరిష్ట ఒత్తిడి సిద్ధాంతం ద్వారా మందం లెక్కించబడుతుంది.చివరగా, ఉత్పాదకత కోసం అకౌంటింగ్‌ను సవరించడానికి ప్రక్రియను సవరించండి, ముందుగా పెరిగిన బలం అవసరమయ్యే సూచన "బేస్ ఫైబర్ బండిల్" ప్రాంతాన్ని సృష్టించండి, ఆపై అమరిక ఫైబర్ బండిల్ యొక్క తుది దిశ మరియు మందాన్ని నిర్ణయించండి, అవి ప్యాకేజీని రెండు వైపులా ప్రచారం చేస్తాయి. సూచన.

అదే సమయంలో, ఆప్టిమైజ్ చేసిన పద్ధతి 5% కంటే ఎక్కువ బరువును తగ్గిస్తుంది మరియు ఫైబర్ ఓరియంటేషన్‌ను ఉపయోగించడం కంటే లోడ్ బదిలీ సామర్థ్యాన్ని ఎక్కువగా చేస్తుంది.

పరిశోధకులు ఈ ఫలితాలతో ఉత్సాహంగా ఉన్నారు మరియు భవిష్యత్తులో సాంప్రదాయ CFRP భాగాల బరువును మరింత తగ్గించడానికి వారి పద్ధతులను ఉపయోగించడం కోసం ఎదురు చూస్తున్నారు.డా. మట్సుజాకి మాట్లాడుతూ మా డిజైన్ విధానం సాంప్రదాయిక మిశ్రమ డిజైన్‌ను మించి తేలికైన విమానాలు మరియు కార్లను తయారు చేయడంలో శక్తిని ఆదా చేయడంలో మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఉద్గారాలను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది.