આઇસોટ્રોપી, ક્વાસી-આઇસોટ્રોપી અને કાર્બન ફાઇબર શીટ્સની એનિસોટ્રોપીની વિભાવનાઓનો પરિચય

        કાર્બન ફાઇબર સાથે કામ કરતી વખતે, તેમની ઉત્તમ શક્તિ અને જડતા-થી-વજન ગુણોત્તર માટે જાણીતા, તે સમજવું અગત્યનું છે કે કેવી રીતે ફાઇબર ઓરિએન્ટેશન કાર્બન ફાઇબર કમ્પોઝિટ (CFRP) લેમિનેટની મજબૂતાઈ અને જડતાને અસર કરે છે. સંયુક્ત પેનલ્સની લેમિનેટ ડિઝાઇન માટે વિવિધ અભિગમો છે, જ્યાં વિવિધ માળખાકીય ગુણધર્મો ઉત્પન્ન કરવા માટે લેમિનેટ એક ખૂણા પર લક્ષી હોય છે. આ ગુણધર્મો છે: આઇસોટ્રોપિક, અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક અને એનિસોટ્રોપિક.

       આઇસોટ્રોપિક એ એવી સામગ્રીનો ઉલ્લેખ કરે છે જેની તાકાત અને જડતા સમાન હોય છે જ્યારે સામગ્રી દ્વારા કોઈપણ દિશામાં માપવામાં આવે છે. આઇસોટ્રોપિક પદાર્થોના ઉદાહરણો કાચ અને ધાતુઓ છે.

       ક્વોસી-આઇસોટ્રોપિક એ એવી સામગ્રીનો ઉલ્લેખ કરે છે જે આઇસોટ્રોપિક છે પરંતુ માત્ર પ્લેનમાં છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ભાગના સમતલની અંદર તમામ દિશામાં તાકાત અને જડતા સમાન છે. ઘણા CFRP લેમિનેટ આ શ્રેણીમાં આવે છે.

         એનિસોટ્રોપી એ સામગ્રીનો સંદર્ભ આપે છે જે સામગ્રી દ્વારા જુદી જુદી દિશામાં જુદી જુદી શક્તિઓ અને જડતા ધરાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, લાકડું દાણાની સાથે તેની આરપાર કરતાં સખત હોય છે. કાર્બન ફાઇબર લેમિનેટ ફાઇબરથી બનેલા છે જે તમામ એક દિશામાં લક્ષી છે તે અત્યંત એનિસોટ્રોપિક છે.

અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક કાર્બન ફાઇબર લેમિનેટની તૈયારી

          જ્યારે લેઅપમાં તંતુઓનું ઓરિએન્ટેશન સંતુલિત હોય છે, ત્યારે CFRP લેમિનેટ અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક ગુણધર્મો ધરાવે છે જેમ કે સામગ્રી જે દિશામાં લોડ કરવામાં આવે છે તેને ધ્યાનમાં લીધા વિના તેમની મજબૂતાઈ અને જડતા સતત રહે છે. વ્યક્તિગત કાર્બન ફાઈબર પ્લાઈઝ અથવા પ્લાઈઝ વણેલા કાપડ અથવા દિશાવિહીન કાર્બન ફાઈબરમાંથી બનાવવામાં આવે છે, જ્યારે તેઓ સારી રીતે ડિઝાઈન કરેલા લેમિનેટમાં જોડવામાં આવે ત્યારે તેને આઈસોટ્રોપિક સામગ્રીમાં એસેમ્બલ કરી શકાય છે.

          જ્યારે પ્લીઝની દિશા સંતુલિત હોય છે, ત્યારે અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક લેમિનેટ એવી રીતે બનાવવામાં આવે છે કે લેમિનેટની તાણયુક્ત જડતા દરેક પ્લેન દિશામાં સમાન હોય છે. સામાન્ય રીતે, ક્વાસી-આઇસોટ્રોપિક શીટ્સ કાર્બન ફાઇબર વેણીનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે જેમાં 0º, 90º, +45º અને -45º પર લક્ષી હોય છે અને આ ચારેય દિશામાં ઓછામાં ઓછા 12.5% ​​હોય છે. 0º, 60º અને 120ºના ઓરિએન્ટેશનવાળા યુનિડાયરેક્શનલ સ્તરો પણ અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરી શકે છે.

          લેમિનેટ અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક હોઈ શકે છે અને નિયમો દ્વારા રમવામાં આવતું નથી. ઉદાહરણ તરીકે, ઉપર જણાવ્યા મુજબ, 0º/-45º/ +45º/90º લેમિનેટ અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક છે. જો કે, જો દરેક સ્તર તેના મૂળ ઓરિએન્ટેશન (દા.ત. 60º/60º/-60º/-15º લેમિનેટ બનાવવા માટે લેમિનેટનું +75º પુનઃઓરિએન્ટેશન. ઓરિએન્ટેશન એંગલ ઉપરાંત, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કાર્બન ફાઇબર લેમિનેટમાં અન્ય ડિઝાઇન આવશ્યકતાઓ હોય છે: સ્ટેક સપ્રમાણ હોવું આવશ્યક છે. વધુમાં, દરેક શીટમાં સામાન્ય રીતે સમાન ફાઇબર-ટુ-રેઝિન ગુણોત્તર હશે; સમાન સ્તરની જાડાઈ છે; સમાન ફાઇબર પ્રકાર અને ભૂમિતિ

અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક કાર્બન ફાઇબર બોર્ડ ડિઝાઇન

          સામાન્ય અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક કાર્બન ફાઇબર શીટમાં, શીટમાં ઓછામાં ઓછા 4 સ્તરો હોવા જોઈએ, અને દરેક સ્તરમાં સમાન જડતા અને જાડાઈ હોવી જોઈએ. વધુમાં, ફાઇબર ઓરિએન્ટેશન સંતુલિત અને સપ્રમાણ હોવું જોઈએ. સામૂહિક રીતે અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક ગુણધર્મો પ્રદાન કરવા ઉપરાંત, વિવિધ દિશાઓમાંના તંતુઓ ચોક્કસ શક્તિ ધરાવે છે.

         0º સ્તર: અક્ષીય શક્તિ અને જડતા પ્રદાન કરે છે, બીમ અને સ્તંભો માટે આદર્શ છે જે અક્ષીય ભારનો સામનો કરે છે.

        +/-45º પ્લાય: શીયર અને ટોર્સનલ સ્ટ્રેન્થ અને જડતા પ્રદાન કરે છે, ટોર્સિયન શાફ્ટ અને શીયર વેબ્સ જેમ કે આઇ-બીમ માટે આદર્શ.

         90º સ્તર: બાજુની મજબૂતાઈ અને જડતા પ્રદાન કરે છે, એકત્રીકરણ સ્તરો બનાવવા માટે આદર્શ છે જે દરેક વસ્તુને એકસાથે પકડી રાખે છે અને દબાણ જહાજની મજબૂતાઈ પૂરી પાડે છે.

અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક લાભ

          કાર્બન ફાઇબર શીટ્સ ક્વાસી-આઇસોટ્રોપિક લેમિનેશનનો ઉપયોગ ન કરીને સસ્તી રીતે ઉત્પાદન કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો લેમિનેટ માત્ર 0 અને 90 ડિગ્રી કાર્બન ફાઇબર સ્તરોનો ઉપયોગ કરીને બાંધવામાં આવે છે, તો લેમિનેટ 45 ડિગ્રી ત્રાંસા સાથે નબળું હશે, તેના કરતાં અક્ષના બેન્ડિંગ અને ટેન્શનમાં 50% વધુ વિચલન સાથે. અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક કાર્બન ફાઇબર શીટ. મોટાભાગની એપ્લિકેશનોમાં, 0º/90º શીટ્સ સારી રીતે કામ કરે છે. જો કે, જો 45-ડિગ્રી અક્ષ સાથે જડતા જરૂરી હોય, તો અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક કાર્બન ફાઇબર શીટ્સ શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન પ્રદાન કરશે. અર્ધ-આઇસોટ્રોપિક કાર્બન ફાઇબર શીટ્સ તમામ દિશામાં મજબૂતાઈ સાથે સખત સામગ્રી ઉત્પન્ન કરવા માટે યોગ્ય લેમિનેશન દિશા સાથે યુનિડાયરેક્શનલ અથવા વણાયેલા પ્લાઈસમાંથી બનાવી શકાય છે.