Công ty TNHH Vật liệu kim loại ốp Baoji TaiThành
+86-17729305422
Liên hệ với chúng tôi
    • E-mail:
    • Địa chỉ: Số 8, Đường Thái Thành, Khu phát triển công nghệ cao{1}}, Thành phố Baoji, Tỉnh Thiểm Tây, Trung Quốc

Phân tích và nghiên cứu độ ổn định nén dọc trục của tấm composite thép titan

Aug 29, 2024

Tấm composite thép titan là vật liệu thép hiệu suất cao được cán và kết hợp bằng quy trình tổng hợp gồm thép cacbon thấp cơ bản và lớp phủ kim loại titan. Nó hiện là một trong những loại profile kim loại composite được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật. So với thép truyền thống, tấm composite thép titan có tính dẫn nhiệt tốt, giá thành thấp hơn và có lợi thế đáng kể về giá cả và thị trường. Họ có thể cải thiện hiệu quả thiết kế và giảm chi phí bảo trì. Hiện nay, nghiên cứu cơ học về tấm composite thép titan đã được tiến hành nhưng nghiên cứu về độ ổn định vẫn chưa đầy đủ. Bài viết này dựa trên lý thuyết ổn định nén của tấm composite thép titan và phân tích độ ổn định của chúng khi chịu nén.

Việc nghiên cứu vềtấm composite thép titanchủ yếu tập trung vào các phương pháp chuẩn bị. Các phương pháp chuẩn bị hiện nay chủ yếu bao gồm phương pháp tổng hợp khuếch tán, phương pháp tổng hợp nổ, phương pháp tổng hợp lăn nổ và phương pháp tổng hợp cán. Phương pháp tổng hợp khuếch tán chủ yếu được sử dụng để chuẩn bị các mối hàn có kích thước nhỏ, nhưng thời gian chuẩn bị lâu và hiệu quả thấp. Phương pháp tổng hợp nổ là phương pháp sản xuất được sử dụng rộng rãi với quy trình đơn giản, độ bền liên kết cao và khả năng thu được các bề mặt dạng sóng. Tuy nhiên, do độ rung và tiếng ồn rất lớn do các vụ nổ gây ra có thể gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm tiếng ồn ở mức độ nhất định, không phù hợp với xu hướng phát triển xanh. Hơn nữa, điều kiện làm việc kém, mức độ cơ giới hóa thấp nên không thể sử dụng để sản xuất tấm composite thép titan cỡ lớn. Phương pháp composite lăn nổ cũng được sử dụng rộng rãi, nhưng quy trình phức tạp và việc kiểm soát không đúng cách có thể ảnh hưởng đến độ bền liên kết của tấm composite thép titan. Tấm composite thép titan được sản xuất bằng tấm composite cán có chất lượng bề mặt tốt, kích thước tự do, độ chính xác cao, ô nhiễm môi trường thấp và năng suất cao. Nó phù hợp để gia công các tấm composite bằng thép titan với diện tích lớp bảo vệ lớn và là hướng đi chính cho tương lai. Vật liệu tấm composite bằng thép titan được thể hiện trong Hình 1.

13

 

Bảng 1 quy định các tính chất vật lý của vật liệu nền và lớp phủ của tấm composite thép titan
GB/T 8547-2019 "Tấm composite thép titan" và GB/T 8546-2017 "Tấm composite thép không gỉ titan" đề xuất tính toán độ bền kéo, độ giãn dài và độ bền cắt của tấm composite thép titan. Giới hạn dưới của độ bền kéo Rmj được tính theo công thức (1):

14

Trong công thức: t1 là chiều dày của vật liệu nền thép cacbon thấp (mm); T2 là chiều dày của lớp phủ kim loại titan (mm); Rm1 là giá trị tiêu chuẩn giới hạn dưới (MPa) của độ bền kéo của vật liệu nền là thép cacbon thấp; Rm2 là giá trị tiêu chuẩn giới hạn dưới của độ bền kéo của lớp phủ kim loại titan (MPa).
Độ giãn dài A của tấm composite thép titan yêu cầu không nhỏ hơn giá trị dưới của giá trị trung bình của tiêu chuẩn vật liệu nền hoặc lớp phủ. Độ bền cắt của bề mặt tiếp xúc giữa các tấm composite thép titan Loại 0 Lớn hơn hoặc bằng 196MPa và độ bền cắt của bề mặt tiếp xúc giữa các tấm composite thép titan Loại 1 và Loại 2 là Lớn hơn hoặc bằng 140MPa. Độ bền cắt của tấm composite thép titan ở các nhiệt độ khác nhau được thể hiện trên Hình 2.

15

 
Phương pháp cân bằng là sử dụng lý thuyết độ đàn hồi lệch nhỏ để thiết lập phương trình cân bằng của tấm, tính toán nghiệm tối thiểu và thu được tải trọng uốn phân nhánh. Mặc dù phương pháp cân bằng có thể thu được lời giải chính xác cho tải trọng uốn, nhưng nó không thể xác định được độ ổn định và khó giải quyết trong các điều kiện phức tạp. Vì vậy, phương pháp cân bằng chỉ có thể được sử dụng làm phương pháp phân tích cơ bản để tính toán tải trọng uốn của tấm. Phương pháp năng lượng có thể tính toán tải trọng uốn và cũng có thể phân tích độ võng sau khi uốn, khiến nó được sử dụng rộng rãi trong phân tích tấm. Theo nguyên lý thế năng, một cấu trúc luôn có một giá trị cố định ở trạng thái cân bằng. Dựa trên điều này, có thể thu được phương trình cân bằng bằng cách sử dụng thế năng này để xác định tải trọng uốn và độ ổn định của trạng thái cân bằng cũng có thể được đánh giá bằng cách sử dụng nguyên lý thế năng tối thiểu. Phương pháp số có thể giải quyết hiệu quả các bài toán phức tạp không thể giải bằng phương pháp cân bằng cũng như các bài toán không thể biểu diễn bằng phương pháp năng lượng. Là một phương pháp phân tích nhanh và hiệu quả, nó có thể nhanh chóng thu được các giải pháp chính xác, đặc biệt là phân tích đàn hồi-dẻo
Phân tích độ vênh.
Do khả năng chịu lực tổng thể và độ ổn định của tấm sau khi bị lệch giảm, độ lệch tăng lên sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Do đó, các quy định hiện hành giới hạn tỷ lệ chiều rộng và chiều dày của tấm, yêu cầu tấm không được trải qua quá trình mất ổn định cục bộ trước khi xảy ra mất ổn định tổng thể. Xem xét tác động oằn lên độ bền của tấm sau khi oằn, phương pháp cường độ liên tục có thể tính đến sự phát triển định hình của tấm composite một cách chính xác hơn và tối ưu hóa thiết kế kết cấu.