,
?4,.,3 单层板—和,层合板性能》
?
,
4.—3.1 《 纤维?增强塑料设备和【管道的纤《维增:强塑料?单层板力《学,性能宜通《过,铺层实测法确定当】采,用铺层?计算法时玻璃—纤,维增强塑料》。单层板性能应—符合下列规定—
?
? : 1 单层板材!料的力学性能—。应按:表,4.3.1-1【取值
》
表4.3【.,1-1 玻璃纤维!增强塑料《单层板材料的力【学性能
《
【
注!1 表中ξ—为玻:璃纤维布的经向占总!纤维质量的比例;
!
,
】 : 2 表中【。θ为缠绕角代表纤维!缠绕方向《。与,。筒体或管道轴向x的!夹角
【
2 【 缠绕?角,度与纤?。维缠绕层《环向和轴向单元拉伸!模量:宜按表4.3.【1-2取值》
表【。4.3.1-2 !缠绕角度与纤—维缠绕层环》向,和轴向?单元拉伸模》量
《
?
—
?
:
3 《缠绕角度与纤维【缠绕层泊松比宜按表!。4.:3.1-3取—值
【表4.3《.1-3 —缠,绕,角度与纤维缠—绕层泊松《比
:
?
】
:
:
—注1: x为筒体》。或管:道轴向y为筒体或】管道环?向;
《
?
— 2 》 泊松比vy—x是计算由》。y方向?应,力引起的x方向【应变泊松比v—x,y是计算《由x方向应力—引起的y方向—应变
!。。 4 单层】板的玻璃纤维质【。量,含量应符合下列规】。定
【 : , 1)短切!。原丝毡宜为25【%~3?5%;
《。
— 2】)纤:。维布宜为45%~5!5%;
! — , 3:)纤维?缠绕纱宜为》60%~75%【
—4.3.2 【纤维增强塑料—。层合板?的力学性《。能参数?。可按层?合板:理论的铺层》计算法或铺层—实测法进行计算【并应符合《下列规定《。
?
《 1《 ,。 当缺少实测参【数或历史数据时【应采用?下列铺层计算法计】算,。
,
》 【 1)层合板的单】元拉:伸刚:。度和单元《拉伸强力《应分别按下列公式计!算
【
:
?
, 式中X1a!m层:合板的单元拉—伸刚度(N/m【m);
《
,
》 :。 U1!am层合板的单元拉!伸,强力(N/m—m);
—
! ni第i单!层板的层数;
【
《
? W!i,第i单层《板的纤维单位—面积质量《(k:g/m?2);
【。
! , Xi第》i,。。。单层板的单》元,拉伸模量[》N/(m《m·kg/m2)]!;采用纤维》缠绕层当缠绕角小于!15°、计》算环向拉伸模量【时应取值为0;当缠!绕,角大于75°—、计算轴《向拉伸模《量时应取值》为,0;
?
! 《 Ui第i单层板!的单元拉《伸强度[N/—(m:m·kg/》。m2)]《
《
? 2】)层合板《的拉伸模量应按【。下列公式计》算
》
《
】式,。中E1a《m层合?板的:拉伸模量(MPa)!;
! 《。 td层【合板:的结构层计》算厚度?。(m:m):;
—
, 》 ti第】i层单层板的结构】。计算厚?度(mm《。);
》
【 : , ,。 mg第i层单层!板的纤维质量百分含!量值;
【。
? 《。 W—i第i单层》板的纤维单位面【积质量(kg/【m2);《
?
,
】 ρr树脂固!化后的密度(kg】/m:3);
》
?
《 ρg!纤维的密度(—kg/m3)
!。
— 3)层合!板的:弯曲模量应按—下列:公式计算
—
?
! 式中Eb—层合板?的弯曲模量(—MPa);
—。
! W【i第i单层板—的纤维单《。位,面,积质量(kg—。/m2?),;
—
】。 Xi第—i单层板的单元【拉伸模量[N—/(mm·kg/m!2)]?;
】 !hi第i层单—层板的中心》与层合板中心(【。图4.?。3.2?)的距离(》mm);
【
【 : ? h0层合板的中】性面与?层合板中心的距【离(mm)
【
!
图4.3.2 !第i层单《层板的中心与层【合板中心《的距离hi示—意图
—。。
? 2 》 当采用铺层—实,测法时单层板和层合!板性能检《测应:符合下列规定
【。
:
:
】 1)试《验样板应按设—。计铺层制作每个【。检测项?目的加工试》样不应少于15个;!
?。
【 2)单层板!。和层合板性能—。检测项目应符合表】。4.3.《。2-1的规定;
!
表4.【3.2-1 单层!板和层合板性能检测!项目
《
【
? 注“√【”表示?应检项目“○”表示!宜检项目“》”表示无需检测【。项目
》
】 3)》试样:数据的置《。信度应?按下列?公,式,计算
【
?
】式中J1am预【设,铺层性?能的典?型值;?
【 》 : J?预,设铺层实《测性能的平均—值;
》。
— 》 , tt分布临界值可!按表4.3.2【-2:取值;
—
? ,。 【 s标《。准,偏差;
【
【 》J实:测数值;
—
— N!试样:数量
?。
表—4.3.2-2 】t,分布临界值
】
:
【
,
Ⅰ 设备》设计安全系数与许】用应变
!
4.3.—3 设备力学【。性,能的设计安全系数确!。定,应符合?下列规定
!
: 1 —设计安全系数应按】下列公式计算—
《
《
》 式中》K,设计安全系数不得小!于6.0;
!。
《 , , ? F屈曲安全系!数,不得小于4.0;】
,
?
! , K1材料—。性能的试《验和验证分项设计系!数;
【
? ? K—2化学环《境的分项设计—系数;?
,
?
【 , K3—设计温?度和树脂热变形【温,度(HDT)影响的!分项设计系数—;
! K!4层:合板长期性》能的分项设计系数】
】。 2 当无法】确定分?项设:计系数时设》计安:全系数不《得低:于10.0》。屈曲安全系》数不得低于5.【0,
4.】3.:4 材《料性能的《试,。验和验证分项设【计系数K1的—取值应符合下列【规定
《
《 《1,。 当设计》所用层合板力学【性,能,值采用铺《层计算法确定、单】层板性能采》用本:规范表4.3.1】-,1中的?性能值时K1的【取值应符合下列规定!
! 》1)当有18—个月内制造同—类层合板设计的产】品业绩并有可接受的!。。该产品?性能的历史》数据时K1》应,取2.0《;,
:
?
《 2)当】有12个月内制造】同类层?合,板设计的产品业绩并!有可接受的》该产品性《能的历史数据时K】。1应取1.5;
】
— — 3)当《有1:。2个月?内,制造同类层合板设】。计,的产品业绩并对单】层板性能采用—5个数据《一,。组的:试验:验证获得5个—。试样的平均值和去掉!5个试样中最大【值、:最小值后的3个试样!的平均?值两:个平均值的》小者应?大于本规范表4【.3.1-1中的性!。能,值时K1应取1【.3;
】。
? 《 4)当有12】个月:内制造同类》层合板设计的产【品业绩?并对设?计,所用:层合板力学》性能:采用5?个,数,据一组的试验—验证获?得5个试样的平均】值和去掉5个试样】。中,最大值?和最小值后的3【个,。试样的平《。均值两?个平均值的小者应】。大于设计所用层合板!力,学性能值时K1应】取1.2《
】 2 》当设计所《用层合板力学性能值!。采用:铺层计算法》确定、单《层,板性能采用铺层【实测法确定或单层】。板性:能,采用原有的》铺层实?测法数据但对该【单层:板性能采用5个数】据一组的试验验【证获得5个试样的平!均值和去掉5个试样!中最大值和最小【值后的3个试—样的:。平均值两个平均【。值的小者《。应大:于该单层《板性能数《据时K1应取1.1!
?
— 3: 当?设计所用层合板【力学性能值》采用铺层《实测法并从试验【室模:。拟试样?上取样每项性能检测!数,据不应少于15个】进行试验验证时K】1应取1.》1
?
— :。4 当《设计所用层合板力】学性能值采用铺层】实测法并从设备【样品上取样每项【。性能检测数》据不应少于》15个进行试验验证!。时K1应《取1.?0
》
4?.3.5 化学】环境的分项设计系数!。K2的?取值应符合》本规范?附录A?的,规定
【
4.3.6— 设?计温:度和树脂热变形温度!HDT影响的分项】设,计系数K3应按下式!计算且K3取—值范围应为》1,.0~1《.4
《
》
【 式中T》d设计温度》;
【。 】 HDT树脂【的,热变形温度》
4.3!.7 《层合板长期性能的】。分项设计系数K4应!按表4.《。3,.7取值并应符合下!列规定
【
?。 , 1? 当同时》采,用短切原丝毡—、纤维布《、纤维缠绕纱制造层!合板时K《4值应按主要纤维成!分,取,值;
】 : , 2 当》计算屈曲安全系数】F时K4值应采【用弯:曲值;
《
?
—3, 当计《算设计安全系数K】。载荷中同时有拉伸】和弯:曲时K4值》应取拉伸值
—
《
表:4.3.7 【层,合板长期性》能的分项设》计,。系数K4
—
?
《
4.3.【8 设备层合【板许用应变和—许用单元载荷的【确定:应符合下列规定
!
【 1 树脂的【许用应变值εar】应按:下式计?算且不得大于—表4:.3.8-1中的规!定值
《。
!
式中【。εar树脂的许用】应,变值(%《);
【
《 εr!树脂浇铸《体的断裂延伸率【(%)
【
表4.3—.8-?1 树脂的许【用,应变值
!。
》
2 层!合板的许《用应变值应按—下式计算
》
,。
》
— 式《。中ε1am》层合板的《许,。用应变值;》
:
:
— 》 X1?am层?合板的单元拉伸刚度!(,N/mm)应按本】规范式(4.3.】2,。。-1)确定》;
《
,
【 : ?K设计安全》系数应按本》规范:式,(4.3.3-1)!确定;
【
》 U】1am?层合板的《单元拉?伸强力(N/mm)!应按本规范式—(4.3.2—。。-2)确《定
》
《 3 设备【层合:板的许用应变εd应!取式(?4.3.8-1)】和式(4.3.【8-2)计算值中的!。小值当无《法,。确定式(4.3.】8-1)和式(4】.3:.8-2)计算【值时许用应》变应按0.001取!。值,
【 4 当【设备试压时树脂【的测试应变》值εtes》t不得大于表4【.3.8《-2的规定值
】
表》4.3?.8-2 树脂的!测试应变《值
!
— :5 设备》层,合板的许用》单元:载荷应按《下式计算《
!
【。式中[q]设—备层合?板的许用单》元载荷(N》/mm)
【
6】。。。 设?备层合板的许用剪】切应力应按下—式计算
!
【 式《中[τ]设》备层合?板的许用剪切应力(!MPa)《;
—
《 【。τ设:备层合板的》剪切强度(MP【a)可按现行—。国家标准纤维增【强塑料冲压式—剪切强度试验—方法GB/T 【。1450.2—的规定检测获取;】当,无检:测值时可取50;
!。
— ? K设】计安全?系数应按本》规范第4.3.3】条的规定取值—
》
?。Ⅱ 管道许用—。应力与许《用应
《
,
4—.3.9 管道的!层合:板许:用应力应为层合板的!。弹,。性模量?乘以许用《应变层合板的—。弹性模量应》按本规?范第4.3.2条】的规:定取值?层合板的《许用应变应按指定】值法或长期性能【测试法?确定许用应》力值的确《定应符合《下列规定《
! ,1 : 当采用指定值法确!定,许用应变时》在不:包括:水压试验载荷的偶然!。短时载荷和包括热膨!胀载荷的持续载荷】工况下应取本条计算!的许用应力值;
!。
《 : 2 》当采用长期性能测】试法确定许用应变时!在不包括热膨胀【。载荷:的持续载荷》工况下应取本条计】算的许?用应力值;》
— 3 【当采用长期性能【。测试法确《定许用应变时在包】括热膨胀载荷的持】。续载荷工况下应按】本条计算许用应力值!。的,125%确定;
】
《
4 【 当采用长期—性能测?试法确定许用应变】时在偶?然短时?载荷和不包》括热膨胀载荷的持】续载:。荷工况下应按本条计!算许用应力》值的133》%确定
—
4.3.1】0 当采用指定值!法时在腐蚀环境【和,温度条件下管道层】。合板许用应变—的确定应符》合,。下列规定《。。
! ,1 腐蚀》环境:的划分应《按设定化学环境下浸!泡非受力《试样的弯曲强度损失!率确定并《应符合下列规定
!
— 《 1)试样厚度应!。为4mm~6m【m应按模《拟制品的流程进【。行固化并应在设计温!度下:整,体浸:泡6个月;
!
,
】 2)?腐蚀环境Ⅰ时相对】于初始弯曲强度其】强,度损失应《小于:或等于?20:%;:
》
【 3)腐蚀环【境Ⅱ时相对于初【始弯曲强度》其强度损失》应,大于20%并应【小于或?。。等于50%;—
! 4)当试!样弯曲强度损失大】于,50%?时应更换树脂或纤维!
》
2 】温度条件的划分应由!树脂的热变形—温度:HDT?与设计温《度,之,间的差值确定—并应符合下列规【定
! —1):温度:条件Ⅰ时设计—温度应小《。于或等于(H—。DT40《)℃;?。
《
】 2)温度条件】Ⅱ,时设:计温度?应小于或等于(H】。。D,T20?)℃并应大于(H】DT4?0)℃?
! 3 当》腐蚀环?境和温?度条件确《定后腐蚀《环境和温度》条件与应变等级应按!表4.?3.10《-1的规定选用【
《
:表4.3.》10-1 腐蚀】环境和温《度条件?与应变等级》
,
】
《 4 当应】变等级?确定:后应:变等级与许用应【变值:应按表4.3—.10-2的规【定选用
】
表:4.3.《10-2 应变】等级:与许用应变》值
》
?
【。 5 当采用多!层纤维缠绕》结构、缠绕》角度在±《15°和《±75?°之间时应进行【各,向异:性,弹性计算层》合板的应变值不得】大于许用应变值当】不进行各向异性【弹性计算时》许用应变值不应大于!0,.,。。0009
—
,
4.3.11! , 当采用长》期,性能测?试法时试验》应符合现行国家标准!。玻璃:纤,维增强塑料》夹砂管G《B,/T: 21238的有】关规定?试样端部应为自由】端密封其环向许用应!变值应按《下式计算
—
!
《 式:中εd设计寿命下的!许用应变《值;
—
? ? 《 D?i进:行长期性能测—试的管道《试样内径(mm)】;
—
? p!97.?5设计寿命下97.!5%:置,信下:限的失效内压(MP!a);?
:
?
》 ?。 X1am【试样的?层,合板单元拉伸—刚度(N/mm)当!无,此值时可按》现行国家标准玻璃纤!维增强塑料》树脂含量试验—方法GB/T— 2:577对试样—进行烧蚀试》验得到每一个试样的!纤维单位面积质量】和铺层结构其平均值!。再按本?规范式(4.—3.2-《1)计?算;
》
! , K设》计安全系数不应【小于1.《5
4】.3.12 【当,疲,。劳载荷?的循环次数大—。于,1000次或应力波!动范围大《于20%的许用【。应力时按《本规范?表4.3.1—0-:。2选用的《许用应变值或—。按本规范式》(4.?3.:11:)计算的许用—应变值还应》再除以疲《劳修正系数Kn【Kn:应按下式计》算
《
《。。
】 式中K《n疲劳修正》系,数;
?
! n设】计寿命期内的应【力循环次数;
!
— 》 Aσ在》。一个疲劳循环内的应!力波动范围;
】
—。。。 《 ? σn?在一个疲劳循环内】的最大应力
】
?4.3.13 【 管:道层:合板的许用应变值】应小于树《脂断裂延伸率的10!%
:
4.3.!14 《当采用长期》性,能测试法确定—层合板的许用应变】值,并计算得到许用【应,力值时应进行管【道和管?件的简化失效—包络线计算和—。判定并应符》合下列规《定
! 1 》长期性能《测试法?得到短期《环向失效应力—σsh及长期保【留率R且《按现行国家标—准纤维增强热固【性塑料管轴向拉伸】性能试验方法—GB/T 53【49得到的轴—向拉伸强度值σs】a、双轴应》力比r应分别—按下列?公式计算
》
—
《
式—中σsh长期性能测!试法:得到短期环向失效应!力(:MP:a);
》
! : , σ?s,a短期轴向拉伸【强度:值(M?Pa)可按现行国家!标准纤维增》强热固性塑料管轴】向拉伸?性能试验方法—。GB/T 》5349检测取值;!。
》。
》 t进行!长期性能测试的管】道试样结构层壁厚(!mm)?;
《
! R长期保留!率(%?);
—
: 《 , ? , pL9《7.5%《LCL设计》寿命L时9》7.5%《置信下限的失效内压!(MP?a);
》
》。 《 : p697.5!%LC?。。L,外推曲线《回退:到6min时9【7.5%置信—。下限:的失效内压(MP】a);
】
: 【 r双轴应力比可!按式(4.3—.14-3)计【算,当无数据时部件【的缺省双轴应力比值!可按表4.》3.14选择—
,
?
表4.》。。3,.14? 缺?省双轴应力比值
】
!
:。 2 — 简:化失效包络》线,。的数据计算应包括】纯内水压作用—状态(21》)的许?用环:向应力σah(【2:1)、许—用轴:向应:力σa?l(2:1)、纯】轴向拉伸状态(【01)的许用轴向应!力σal(0—:1:)并应分《别按下列公式计【算
!
— 式中σa—h(2?:1:)纯内水压》作用:状态(21)的【许用环?向应力(MPa)】;
—
: , 【 ,σal(2:—1,)纯内水压作用状】态(:。21:)的许用轴向应力(!MPa);
—
】 σ】al(0:1)纯】轴向拉伸状态(【01)的许》用轴向应力(—MPa);
!
: ! K设计安》全系数不应小于1.!5
:
!3 由《式(4.3.—14-4)~—式,(4:.3.14-—6)计算的三个应】力值连接成的折线】。。。应为简化失效—包络线(图4.【3,.14)管道的【安全性应根据轴向】和环向应力计算值在!简化失效《包络线内《。来确定
!
图【4.3.《14 ? 简化失效包络【线示意图
【
,
1-《简化失效包》络线
《