?。
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vyx是》计算由y《方,向应:。力,引,起的x方向应—变,。。泊松比vxy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%!~35%;
【
,
? 【 2)纤维布宜为4!5%~55%;
!。
:
《 , 《 3)纤维缠—绕,纱宜为6《0,%~:7,5%
》
,
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X1am层【合板的单元》拉伸刚度(》N/mm);
】
! ? U1am层合板!的单元?拉,伸强力(N/—。。mm);
》
【 : 《 n?i第i单层板的层】数;
》
:
《 【Wi第i单层—板,的纤维单《位面积质量(k【g/m2);
【
【 【 Xi第i单层板】。的单元拉伸模量【[N/(mm·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/(mm!·k:。g/m2)]
】
《 ? : 2)》层合:板的拉伸模量—应按:下列公式计算—
:。
》
:
《 ?式中E1am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(m—。m);
—
》 m!g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《);
! 》 Wi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/(m【。m·kg/》。m2)?];
【
?。 ? 《 hi第i层单【层板的中心》与层合板中心(【图,4.3.2)的距离!(mm?);
! 《 h—0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J1—am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;
!
】 K2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;
》
:
: 《 K4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12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1《5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H【D,T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Td《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?K4值应按主要【纤维成分《取值;
》
:
2【 当计《算屈曲安《全系数F时K—4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ε?ar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(】%);
《
:。
—。。 :。 ε—r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ε:1am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;
》
》 ,。 】U1am《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0.0!01取值
》
— 4 —当设备试《压时树脂的测—试应变?。值εtest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(M】Pa)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 1】450.2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【.10 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2》0%;
—
,。
》 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5—0%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(【HDT40》)℃:;
】 — 2)温《度条件?Ⅱ,时设:计,温度应小《。于或等于(HDT2!0)℃?并应大于《(HD?T40)℃
】
,
,
》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.》3.1?。0-2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GB/T 2【123?8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,;
【 , !Di进行长》期性能测《试的管道试样内径(!mm);
【
— ?。 p97.】5设计?寿命下97.—5%置信下限的失】效内压(MP—a);
《
】 X1!am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 】2577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》.3.10》-2:选用的许用应变值或!按本规范式(4【.3.1《。1)计算的许用应】变值还应再除以【疲劳:修正系数KnK【n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;
!
,
, ? — σ:n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 5349得到的!轴向拉伸强度值【σsa、《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(M》Pa:。);
【
《 , ? σsa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(m《m);
—
】 》R长期?保留率?(%);
】
》。。 p】L97.《5%:LCL设计寿命L】时97?.5%置信下—限的失效内压(MP!a);
! — 《p697.5%【LCL外推曲线回退!到6min时97.!5%置信下限的失】效内压(MPa)】;,。
?
】 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4.3.1!4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σ【。al(2:1—)、:纯轴:向拉伸状态》(01)的许用【轴向应?力σa?l(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(》MP:a);
! ! σal(0:【1)纯轴向拉伸【。状,态(01)》的,许用轴向应力(MP!a);?。
— — 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—
,
,