Thaum kev sib koom ua ke ua tsis tiav, peb thawj cov kauj ruam feem ntau suav nrog kev ntsuam xyuas seb lub nplaum nplaum puas txaus, kev kho saum npoo yog tsim nyog, impregnation txaus, thiab cov ntaub ntawv tsis muaj hnub nyoog.
Txawm li cas los xij, hauv kev siv engineering tiag tiag, qee qhov kev ua tsis tiav tsis pib tsuas yog thaum ua haujlwm; theej, muaj peev xwm txaus ntshai twb tshwm sim thaum cov nplaum tau kho tag nrho.
Qhov kev phom sij no yog qhov muaj kev ntxhov siab sab hauv.
Nws yog qhov tsis pom thiab tsis yooj yim rau kev ntsuas ncaj qha ncaj qha, tab sis tsis yog mystical hauv qhov xwm txheej. Cias muab, nplaum undergoes shrinkage thaum kho thiab txias; Yog hais tias ib puag ncig substrate txwv nws dawb deformation, qhov unshrinkable feem yuav residual kev nyuaj siab nyob rau hauv lub nplaum txheej.
Hnub no, kuv yuav qhia nej txhua tus kom nkag siab txog lub tswvyim no.
0 1 Vim li cas ho kawm nws?
Cov phom sij ntawm kev ntxhov siab sab hauv yog qhov "zog- khaws cia" xwm.
Thaum kho, cov nplaum txheej khaws ib feem ntawm lub zog elastic zog. Lub zog no ua haujlwm raws li lub hauv paus tsav tsheb rau tom ntej interfacial delamination, microcrack propagation, thiab warping deformation.
Siv interface delamination thiab delamination ua piv txwv: cov kev ntxhov siab sab hauv suav nrog rau saum cov haujlwm ua haujlwm, ua rau qhov tseeb cuam tshuam kev ntxhov siab mus deb tshaj tus qauv tsim- xam tus nqi ntsuas. Hauv lwm lo lus, txawm tias ua ntej txheej txheej nplaum pib ua haujlwm raug cai, lub interface twb raug rau ntau dhau ua ntej -tensioning.
Lwm qhov piv txwv yog qhov tseeb drift, uas ua pov thawj tshwj xeeb cuam tshuam rau kev sib koom ua ke xws li cov neeg hlau, lub cev muaj zog, thiab cov khoom siv kho qhov muag.
Txoj hauj lwm ntawm cov tub ntxhais hlau nplaum hauv lub cev muaj zog, kev sib dhos ntawm cov khoom siv kho qhov muag, thiab qhov ntev ntawm cov qauv ntawm cov khoom siv yuav ua tau ntev - lub sij hawm drift vim maj mam tso tawm ntawm cov kev ntxhov siab sab hauv. Yog tias cov khoom pib ua raws li kev sib dhos tab sis pom qhov sib txawv tom qab ntau pua teev ntawm kev ua haujlwm, cov teeb meem no feem ntau tshwm sim los ntawm qhov muaj kev ntxhov siab sab hauv.
Tsis tas li ntawd, lub neej qaug zog yog txo. Kev ntxhov siab sab hauv nruab nrab yog qhov ntev - lub sij hawm nruab nrab ntawm kev ntxhov siab uas sib sau ua ke txo qis lub neej nkhaus. Kev sib xyaw ua ke ntawm qhov kub thiab txias, av noo, thiab kev co feem ntau ua rau cov xwm txheej uas cov khoom dhau qhov kev sim thawj zaug tab sis ua tsis tiav thaum lub sijhawm tsim khoom loj.
Yog li ntawd, kev ntxhov siab sab hauv tsis yog qhov teeb meem thib ob tab sis yog qhov tseem ceeb ua ntej rau kev sib koom ua ke kev ntseeg siab. Nws txiav txim siab tsis tsuas yog tias qhov adhesion tuaj yeem tshwm sim, tab sis ntev npaum li cas daim ntawv cog lus tseem ruaj khov tom qab ntawd.
0 2 Kev ntxhov siab sab hauv yog qhov twg?
Yuav kom nkag siab txog kev ntxhov siab sab hauv, ib tus yuav tsum xub nkag siab txog nws keeb kwm.
Cov kev ntxhov siab sab hauv thaum lub sij hawm nplaum kho qhov tsim nyog tshwm sim los ntawm ob hom kab mob uas pom tau tias muaj kev cog lus tab sis tsis tuaj yeem ua tau tiag tiag.
Thawj qeb yog curing shrinkage, tseem hu ua chemical shrinkage.
Hauv cov kua monomers, cov molecules tswj kev sib cuag los ntawm van der Waals rog (kev sib cuam tshuam tsis muaj zog). Tsis muaj tshuaj lom neeg ntawm cov atoms ntawm ob lub molecules; lawv tsuas muaj nyob ze, nrog rau qhov kev ncua deb ntawm kwv yees li 0.3-0.4 nm (uas sawv cev rau cov lej ntawm van der Waals radii ntawm ob qho tib si molecules).
Thaum cov tshuaj tiv thaiv polymerization, covalent bonds yog tsim ntawm monomers. Ua piv txwv C-C ib qho nyiaj ntau tshaj plaws, nws daim ntawv cog lus ntev yog kwv yees li 0.154 nm. Qhov no txhais tau hais tias ob lub molecules thaum xub thawj sib cais los ntawm qhov kev ncua deb ntawm 0.35 nm yog tam sim no raug coj los ua ke los ntawm covalent daim ntawv cog lus nrog qhov ntev ntawm kwv yees li 0.15 nm- ua rau txo qis ntawm qhov kev ncua deb ntawm ntau dua ib nrab. (Daim duab)
Nyob rau theem macroscopic, ib txhij contraction ntawm trillions ntawm xws li molecular khub manifests li volume txo. Qhov no yog qhov tshwm sim ntawm lub cev uas tsis tuaj yeem zam tag nrho hauv cov tshuaj tiv thaiv polymerization ntxiv.
Qhov thib ob qeb yog thermal mismatch kev nyuaj siab.
Ntau cov nplaum yuav tsum tau cua sov los kho. Tom qab kho, thaum txias los ntawm qhov kub thiab txias mus rau chav tsev kub, thermal expansion coefficients ntawm cov nplaum thiab substrate sib txawv.
Cov thermal expansion coefficient ntawm cov nplaum feem ntau yog siab dua li cov ntaub ntawv hauv paus xws li hlau, hlau nplaum, thiab ceramics. Thaum lub sij hawm txias, cov nplaum nplaum yuav sib cog lus ntxiv, tab sis cov khoom siv hauv paus tiv thaiv nws qhov kev cog lus dawb, yog li txwv cov nplaum txheej thiab ua rau muaj kev ntxhov siab sab hauv.
Lub tswv yim tseem ceeb tshaj plaws ntawm no yog gel point.
Ua ntej lub gel taw tes, cov nplaum tseem muaj kua thiab tuaj yeem ntws. Thaum lub sij hawm no, txawm hais tias contraction tshwm sim, cov khoom yuav dissipate xws deformation los ntawm ntws, reorganization, thiab filling, yog li txo qhov tsub zuj zuj ntawm kev nyuaj siab.
Tom qab lub gel taw tes, qhov xwm txheej hloov. Ib qho peb -sib nqus network pib tsim nyob rau hauv cov nplaum, thiab cov khoom maj mam hloov los ntawm cov kua mus rau lub xeev ruaj khov. Nyob rau theem no, cov nplaum nplaum tau txais cov khoom thauj - cov kabmob muaj peev xwm thiab pib "nco" cov txheej txheem tom qab shrinkage thiab deformation.
Nyob rau hauv lwm yam lus, ib feem ntawm contraction tshwm sim tom qab lub gel taw tes yog tiag tiag nquag mus tsim kev nyuaj siab sab hauv.
Raws li lub sij hawm nce mus, cov ntaub ntawv ntxiv solidifies, thiab nws Tg tsis tu ncua nce. Thaum Tg tshaj qhov ntsuas kub tam sim no, cov nplaum txheej hloov los ntawm lub xeev rubbery mus rau lub xeev iav.
Thaum nkag mus rau hauv lub xeev iav, lub modulus ntawm cov nplaum txheej nce sai heev, ua rau cov saw segment txav nyuaj dua; yog li ntawd, ib feem ntawm kev ntxhov siab uas yav tas los yuav raug tso tawm yuav nyuaj dua.
Yog li, kev ntxhov siab sab hauv tuaj yeem nkag siab yooj yim xws li:
Ua ntej lub gel taw tes: contraction tuaj yeem tshwm sim yam tsis tau ua kom muaj kev ntxhov siab.
Tom qab lub gel taw tes: gel txheej pib tsim ib lub network, thiab tom qab shrinkage yog tiv thaiv.
Tom qab vitrification: cov khoom yuav nruj, nrog nws cov molecular chains immobilized, ua rau kev ntxhov siab tso tawm nyuaj.
Raws li peb txhua tus paub:
Kev nyuaj siab=Modulus × Strain
Thaum kawg sab hauv kev nyuaj siab ≈ zoo modulus × (post-gelation curing shrinkage + thermal mismatch deformation) - so tawm
Thaum tshav kub kub mismatch deformation tuaj yeem nkag siab yooj yim xws li:
Thermal mismatch deformation ≈ (thermal expansion coefficient ntawm cov nplaum − thermal expansion coefficient ntawm substrate) × zoo kub sib txawv
Tsuas yog qhov contraction thiab thermal tsis sib haum xeeb tshwm sim tom qab lub gel taw tes, muab ntau ntxiv los ntawm qhov tsis tu ncua nce modulus, rho tawm qhov tso tawm los ntawm kev so thaum lub sijhawm ua haujlwm, suav nrog qhov kawg net sab hauv kev ntxhov siab.
Qhov no kuj yog vim li cas vim li cas kev ntxhov siab sab hauv yog qhov nyuaj rau kev kawm: nws tsis tshwm sim sai sai ntawm ib qho tam sim no tab sis sib sau maj mam thaum lub sijhawm kho thiab ua kom txias. Thoob plaws hauv cov txheej txheem no, shrinkage, kub, modulus, thiab cov khoom muaj peev xwm tso tawm kev ntxhov siab txhua qhov kev hloov pauv tas mus li.
03 Yuav ua li cas tus cwj pwm: Ua ntej ntsuas qhov "qhov tshwm sim," ces ntsuas qhov "ua rau."
Nws yog tam sim no dav lees paub tias kev ntxhov siab sab hauv tsis tshwm sim sai sai ntawm ib qho tam sim no, tab sis nws maj mam nce ntxiv thaum lub sijhawm kho thiab txias.
Txhua qhov ntsuas ntawm no hloov pauv tas li: tus nqi cog lus, qhov kub thiab txias, modulus, thiab txawm tias cov khoom muaj peev xwm tso tawm kev ntxhov siab txhua qhov sib txawv.
Yog li ntawd, tus cwj pwm ntawm kev ntxhov siab sab hauv tsis tuaj yeem tso siab rau ntawm tus lej nkaus xwb; nws yuav tsum tau teb ob lo lus nug ib txhij:
Ua ntej, qhov kev ntxhov siab lossis deformation npaum li cas tseem nyob rau qhov kawg?
Qhov thib ob, cov kev ntxhov siab no tshwm sim li cas thaum lub sijhawm kho?
Thaum nws los txog rau kev sim, lawv feem ntau tuaj yeem muab faib ua ob pawg.
Ib qeb suav nrog kev ntsuas ncaj qha ntawm qhov kev ntxhov siab lossis qhov tshwm sim deformation, thaum lwm yam ntsuas cov khoom siv tsis zoo los tsim cov qauv.
Qeb 1: Kev ntsuas ncaj qha ntawm kev ntxhov siab lossis deformation tshwm sim
Txoj hauv kev no tsom mus rau kev txiav txim siab txog qhov deformation lossis residual stress induced hauv tus qauv tom qab cov nplaum tau kho.
Txoj kev classical tshaj plaws yog cantilever beam lossis bimaterial beam dabtsi yog khoov mus kom ze. Adhesive yog siv rau nyias cov ntawv hlau, silicon wafers, los yog lwm yam ntaub ntawv substrate; Thaum kho, nplaum shrinkage ua rau lub substrate khoov. Los ntawm kev ntsuas curvature hauv lub sijhawm tiag tiag thiab siv txoj hauv kev zoo sib xws rau Stoney qhov sib npaug, qhov nruab nrab ntawm kev ntxhov siab hauv cov nplaum nplaum tuaj yeem suav tau. Txoj hauv kev no muab cov txiaj ntsig zoo ntawm kev nkag siab zoo thiab zoo - tsim, ua kom pom cov duab nkhaus qhia txog qhov kev ntxhov siab txawv li cas nrog lub sijhawm kho.
Kuj tseem muaj cov txheej txheem fiber ntau Bragg grating (FBG). Los ntawm embedding optical fibers nyob rau hauv ib tug gel txheej, strain nyob rau hauv lub gel yuav ntsuas nyob rau hauv lub sij hawm. Txoj kev no muab kev xav txog qhov tseeb dua ntawm gel lub xeev sab hauv piv rau qhov ntsuas deformation ib leeg, txawm hais tias nws suav nrog cov nqi siab dua thiab kev ua haujlwm ntau dua.
Kho strain saib xyuas nyob rau hauv composite laminates siv ib tug faib optical sensor (Duab qhov chaw)
Rau cov nplaum nplaum, cov txheej txheem photoelasticity lossis birefringence tuaj yeem ua haujlwm los saib xyuas kev faib tawm ntawm kev ntxhov siab ntawm kev ntxhov siab-induced birefringence.
Tsis tas li ntawd, txoj hauv kev xws li drilling, core sampling, X-ray diffraction (XRD), neutron scattering, thiab Raman hloov kev tsom xam kuj tuaj yeem ua haujlwm raws li cov xwm txheej tshwj xeeb rau kev ntsuas qhov kev ntxhov siab lossis tsis ncaj qha.