નવી ઓપ્ટિમાઇઝેશન પદ્ધતિ હળવા કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝીટને ડિઝાઇન કરવા માટે મદદરૂપ છે

કાર્બન તમામ જીવંત વસ્તુઓના અસ્તિત્વ માટે જરૂરી છે, કારણ કે તે તમામ કાર્બનિક અણુઓનો આધાર બનાવે છે, અને કાર્બનિક અણુઓ તમામ જીવંત વસ્તુઓનો આધાર બનાવે છે.કાર્બન ફાઇબરના વિકાસ સાથે આ પોતે ખૂબ પ્રભાવશાળી હોવા છતાં, તેણે તાજેતરમાં એરોસ્પેસ, સિવિલ એન્જિનિયરિંગ અને અન્ય શાખાઓમાં આશ્ચર્યજનક નવી એપ્લિકેશનો શોધી કાઢી છે.કાર્બન ફાઇબર સ્ટીલ કરતાં વધુ મજબૂત, સખત અને હળવા હોય છે.તેથી, એરક્રાફ્ટ, રેસિંગ કાર અને રમતગમતના સાધનો જેવા ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉત્પાદનોમાં કાર્બન ફાઇબરે સ્ટીલનું સ્થાન લીધું છે.

કાર્બન ફાઇબરને સામાન્ય રીતે અન્ય સામગ્રી સાથે જોડીને કમ્પોઝીટ બનાવવામાં આવે છે.સંયુક્ત સામગ્રીઓમાંની એક કાર્બન ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક (CFRP) છે, જે તેની તાણ શક્તિ, જડતા અને ઉચ્ચ શક્તિથી વજનના ગુણોત્તર માટે પ્રખ્યાત છે.કાર્બન ફાઈબર કમ્પોઝીટની ઉચ્ચ જરૂરિયાતોને કારણે, સંશોધકોએ કાર્બન ફાઈબર કમ્પોઝીટની મજબૂતાઈને સુધારવા માટે ઘણા અભ્યાસો હાથ ધર્યા છે, જેમાંથી મોટા ભાગના "ફાઈબર ઓરિએન્ટેડ ડીઝાઈન" નામની ખાસ ટેકનોલોજી પર કેન્દ્રિત છે, જે ઓરિએન્ટેશનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને મજબૂતાઈમાં સુધારો કરે છે. રેસા

ટોક્યો યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સના સંશોધકોએ કાર્બન ફાઇબર ડિઝાઇન પદ્ધતિ અપનાવી છે જે ફાઇબરની ઓરિએન્ટેશન અને જાડાઈને ઑપ્ટિમાઇઝ કરે છે, જેનાથી ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિકની મજબૂતાઈ વધે છે અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં હળવા પ્લાસ્ટિકનું ઉત્પાદન થાય છે, હળવા એરોપ્લેન અને કાર બનાવવામાં મદદ મળે છે.

જો કે, ફાઇબર માર્ગદર્શનની ડિઝાઇન પદ્ધતિ ખામીઓ વિના નથી.ફાઇબર માર્ગદર્શિકા ડિઝાઇન માત્ર દિશાને શ્રેષ્ઠ બનાવે છે અને ફાઇબરની જાડાઈને નિશ્ચિત રાખે છે, જે CFRP ના યાંત્રિક ગુણધર્મોના સંપૂર્ણ ઉપયોગને અવરોધે છે.ટોક્યો યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ (TUS) ના ડો રયોસુકે માત્સુઝાકી સમજાવે છે કે તેમનું સંશોધન સંયુક્ત સામગ્રી પર કેન્દ્રિત છે.

આ સંદર્ભમાં, ડો. માત્સુઝાકી અને તેમના સાથીદારો યુટો મોરી અને નાઓયા કુમેકાવાએ તુસમાં એક નવી ડિઝાઇન પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો, જે સંયુક્ત માળખામાં તેમની સ્થિતિ અનુસાર તંતુઓની દિશા અને જાડાઈને એકસાથે ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકે છે.આનાથી તેઓ CFRP ની મજબૂતાઈને અસર કર્યા વિના તેનું વજન ઘટાડી શકે છે.તેમના પરિણામો જર્નલ કમ્પોઝિટ સ્ટ્રક્ચરમાં પ્રકાશિત થાય છે.

તેમના અભિગમમાં ત્રણ પગલાંનો સમાવેશ થાય છે: તૈયારી, પુનરાવર્તન અને ફેરફાર.તૈયારીની પ્રક્રિયામાં, સ્તરોની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે મર્યાદિત તત્વ પદ્ધતિ (FEM) નો ઉપયોગ કરીને પ્રારંભિક વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે, અને ગુણાત્મક વજન મૂલ્યાંકન રેખીય લેમિનેશન મોડેલ અને જાડાઈ પરિવર્તન મોડેલની ફાઈબર માર્ગદર્શિકા ડિઝાઇન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.ફાઇબર ઓરિએન્ટેશન પુનરાવર્તિત પદ્ધતિ દ્વારા મુખ્ય તણાવની દિશા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને જાડાઈ મહત્તમ તણાવ સિદ્ધાંત દ્વારા ગણવામાં આવે છે.છેલ્લે, ઉત્પાદનક્ષમતા માટેના હિસાબને સંશોધિત કરવા માટે પ્રક્રિયાને સંશોધિત કરો, પ્રથમ સંદર્ભ "બેઝ ફાઇબર બંડલ" એરિયા બનાવો કે જેના માટે વધેલી તાકાતની જરૂર હોય, અને પછી ગોઠવણી ફાઇબર બંડલની અંતિમ દિશા અને જાડાઈ નક્કી કરો, તેઓ પેકેજની બંને બાજુએ પ્રચાર કરે છે. સંદર્ભ

તે જ સમયે, ઑપ્ટિમાઇઝ પદ્ધતિ વજનમાં 5% થી વધુ ઘટાડી શકે છે, અને એકલા ફાઇબર ઓરિએન્ટેશનનો ઉપયોગ કરતાં લોડ ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા વધારે છે.

સંશોધકો આ પરિણામોથી ઉત્સાહિત છે અને ભવિષ્યમાં પરંપરાગત CFRP ભાગોના વજનને વધુ ઘટાડવા માટે તેમની પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવા માટે આતુર છે.ડો. માત્સુઝાકીએ જણાવ્યું હતું કે અમારો ડિઝાઇન અભિગમ હળવા એરોપ્લેન અને કાર બનાવવા માટે પરંપરાગત સંયુક્ત ડિઝાઇનથી આગળ વધે છે, જે ઊર્જા બચાવવા અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્સર્જન ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.