关于储氢气瓶铺层角度与性能的探讨
大家下午好，今天让我们讲下复合材料气瓶的铺层；主要参考文章：作为宠粉的博主来着，怎么可能让全篇的再去做阅读理解，今天我把核心整理出来了，那好笔记本，开始我们今天的课堂。核心整理：1.缠绕张力从10牛顿增加到50牛顿时，层间剪切强度提高了约30%，而温度从150摄氏度升至200摄氏度时，强度增加了20%；2.缠绕速度对纤维性能影响微乎其微，不足5%；3.当缠绕角度从30度变化到55度时，刚度可提高至多25%，但超过这一点后，由于屈曲的发生，刚度和承载能力开始下降；4.空洞的存在对碳纤维增强环氧树脂的强度变化有显著影响。根据位置、形状和大小，空洞分为六类：纵向空洞、边缘空洞、褶皱空洞、重叠间隙、纵向间隙和层间空洞。每种类别都有其独特的成因；5.为了减少空洞数量并最小化它们对罐体爆破压力的影响，实施有效的空洞减少技术至关重要，例如薄涂纵向树脂、使用压实滚筒以及高压固化；6.±15°取向的样品由于纤维上的应力分布最优，表现出更优的性能，从而具有更高的刚度和抗变形能力。相比之下，±30°取向的试样和多层结构中，纤维相对于加载方向的取向较差，刚度较低，但在失效前表现出更好的变形能力。这种行为归因于环氧基体中的老化和塑性变形;7.试样的±15度取向显微照片显示了脆性断裂的特征。断裂面显得平坦、光滑且无特征，缺乏典型的延性特征。从±15度到±30度 的脆性到延展性断裂模式以及多层结构的观察结果突出了材料的断裂行为对纤维取向的敏感性8.纤维取向对损伤动力学的影响显著。±30°和混合管材取向表现出比±15°更快的损伤动力学。具体而言，±15°管材显示出最低的损伤和塑性水平，表明这种取向能提供更强的抗损伤进展能力；9.负载下的定向多层复合材料。最初，材料在没有损坏的情况下表现出线性弹性行为，直到80 MPa。再次，观察到的第一个损伤机制是纤维基体界面的脱粘；10.观察到的第一个损伤机制是在纤维基体界面处约60兆帕时发生的脱粘。随着应变增加到约1.0%，应力继续增加但速率逐渐减慢，在约120兆帕时达到峰值；11.超过1.0%的应变后，在达到峰值应力之后，曲线显示下降，表明失效或严重损坏；12.这些孔隙可能随机分布在材料中，纤维常常延伸到孔壁表面。在拉伸试验中，由于不同层中的纤维取向不同，应力分布不均匀。围绕着 孔隙中，由于基质和多孔区域之间的刚度不匹配，拉伸应力被放大，导致局部应力集中（图11)。这些集中在孔隙附近的应力可能超过材料的强度并引发裂纹。这些裂纹通常起源于孔隙的边缘，并沿着阻力最小的路径在材料中传播。初始损伤现象被观察到与应力-应变曲线中的第一个非线性相吻合，对应于孔隙界面处纤维/基体的脱粘；13.孔隙率在5%-7%范围内显著影响力学性能。此外，在±15 °和±30°纤维取向之间观察到杨氏模量下降40%，而在多层结构中则下降了65%。显微镜下，孔隙的存在引发裂纹，导致纤维/基体脱粘和纤维断裂。介观上，这些缺陷可以合并形成横向裂纹和层间微分层，突显了这些复合材料在加载下的复杂行为；今日话题：2019 年，在德国的一次会议上，温迪·英格拉姆 （Wendy Ingram） 谈到了一个旨在提高美国研究人员对心理健康问题的认识的草根项目。在与其他与会者交谈时，她意识到这些问题“在学术界是系统性的：在每个领域，在每个国家”。全球研究人员的研究表明，学术界存在心理健康危机。抑郁和焦虑对于处于职业生涯早期的研究人员来说尤其严重，他们每隔几年就会背井离乡，几乎没有长期工作前景，必须应对科学“要么出版，要么灭亡”文化的无情压力。由于所在机构缺乏支持，研究生和博士后已经开始发起自己的运动来寻找解决方案。现在，许多研究中心提供循证心理健康服务来协助研究人员，通常是通过研讨会和提供临床支持。研究人员表示，重要的是，这些举措开始挑战强化许多人所说的有毒研究文化的基本结构。“不仅有有效的循证策略，而且它们正在被部署，每个人都可以利用它们，”总部位于佛罗里达州布雷登顿的全球非营利倡导组织 Dragonfly Mental Health 的创始人兼首席执行官英格拉姆说。“文化变革是一个巨大的挑战，问题是我们如何从学术界生存的叙事转变为繁荣的叙事。它发生的唯一途径是许多人的集体行动，“工程教育研究员 Karin Jensen 说，她在密歇根大学安娜堡分校进行研究以支持教职员工的心理健康和福祉。连接工作在 2019 年的会议上，英格拉姆意识到试图提供帮助的基层倡议是脱节的。“工程师和细胞生物学家试图在心理学研究中混淆视听。他们不断地重新发明轮子，“她说。 博士学位对心理健康的巨大影响：数据揭示了严峻的影响因此，英格拉姆与他人共同创立了 Dragonfly，将“来自孤立研究所中所有基层事物的智慧”纳入正式的结构中。该组织已发展成为一个由全球 450 多名志愿学者组成的联盟，他们提供研讨会、培训计划和活动，以提高学术界对心理健康的认识。它已向 32 个国家/地区的约 60,000 名学者提供了超过 375 个项目——“96% 的参与者向同事推荐我们的项目”，Ingram 说。这些努力集中在五个领域：减少耻辱感、提高心理健康素养、提高支持技能、鼓励同伴支持网络以及在整个研究企业中创建负责心理健康的结构。除了与加州大学 （UC） 伯克利分校 （UC） 等各个研究中心合作外，Dragonfly 还为纽约市的 Alfred P. Sloan 基金会和宾夕法尼亚州费城的皮尤慈善信托基金等科学资助机构的研究员举办研讨会。以研究为基础Ingram 说，Dragonfly 的计划以证据为导向。“我们有研究;没有手挥舞或表面水平。我们提供可以而且应该采取的行动。在缺乏证据的情况下，该组织合作进行研究以寻找解决方案。英格拉姆在 2024 年联合发表了一项研究1研究发现，在参与的 149 名学者中，观看一部关于学术界心理健康挑战的短片减少了 92% 的人对该主题的污名化。 博士生和其他学者如何应对科学领域的心理健康危机这部电影展示了高级教职员工谈论他们的心理健康状况或神经多样性的经历。凯文·马克 （Kevin Mark） 在加州大学伯克利分校 （UC Berkeley） 进行博士后研究期间观看了这部电影，他说这是他第一次看到高级研究人员披露他们个人的挣扎。（小编认为：读一些书，走一些路，做一些事，看一些云）圆满。参考资料：1.Multi-scale experimental investigation of porosity-induced damage effects in filament-wound carbon fiber reinforced epoxy composites used in hydrogen storage tanks；2.Nature 期刊来源：气瓶设计的小工程师
