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2? , 术 《语
!2.0.1》 本条术语—是本规范《的基础层《合板的模量和—。强度等?。。。性能数据的表征均建!立在此之上
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该单】位的实?质是相当于用增强材!料的单位面积质量参!。。数替换?。。了常规的壁厚参【数我们通常接—。触到材?料力:学中的应力和弹性模!量,等概念?都是基于《材料的?单位截?面积(图1)如应】力、强度《、弹性模量的单位均!为MP?。a(N/m》m2)但纤维增【强塑料由于是层合板!复合材?料承载结构》为纤维其大部分的力!学性能特别》是拉:伸,性能是?与纤维量《成正比的从某种程】。度,上说设?计纤维增强塑料【的承力结《构就是设计纤维的】用量多少和形态【及铺设顺序因此采用!单位纤维《。面积质?。量作:为力学性能的变【量便于设计》计算
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》。 从图?1可以?看出应力σx—、单位宽度载荷N】x和壁厚《t的关?系为N?x=t×σx—
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】图,1 应力σx、】单,位宽度载荷Nx、】壁厚t的关》系
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: 采用单位宽!度作为力学》性能的表《征也是基于力—学性:能主要?取决于纤维量—的基础这是》因为树?脂含量基于环境温度!、,树脂黏度、操作手】法以及?其他工艺参数等的】变化而变化造成【相,同纤维含量下的制品!厚,度不:同,这样在表象上—。造成制品《的强度不同而实【际上其折《算成单位宽度承载】力是一样的可通过】下列例子说明—
】 例1》采用5层《450g/m2的】短切毡、《宽度为?50mm;采用【邻苯型不饱和聚酯树!脂铺层中纤》维质量含量为2【。5%:~3:5%(对应的树脂含!量为65%~75%!)根据不《同的操作手》法(如滚压》办法和次《数):、,。环境温度等的变化计!算壁厚2《5,%,(纤维质量含—量下同)时6.75!m,m;30%时5【.,44m?m;35%》。时4.51m—m壁厚计算方法见】本规范式《(4:.3.2《。-,5);ρg取2【540mg》分,。别按25、30、3!5取值ρr通常取1!150Wi按每【。。层,450g/m2短】切毡5层《计算
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》 由于层合板强度】主要为玻璃》。纤维承担树脂含【量的差?异对层合板整体【承载的影响较小【假设最后破坏载荷】均为30kN左右】折算成截面》强度则为25—%时89MP—a;:30:%,时110MPa;3!5%时?1,33MP《。a看似?强度离散《很大但若采用单【位宽度的《力,学性:能计算则数据稳定】
】 , 例2采用每—层81?0g/m2的玻璃布!共5层、宽度为50!mm用邻苯》型不饱和聚酯树脂】纤维:质量含量《为45%《~,55:%(对?应的树脂含量为4】5%~55%)【根据不同的》操作手?法(:滚压办法和次数【)、环境《温度等壁厚计算方法!同,上计算壁厚为4【5%(纤维质—量含量下同)时5.!88mm;》5,0%时?5.1mm;5【5%时4.4—6mm层合板—。的强度主要由玻璃】纤维布所贡献树脂含!量的差异对层合【板整:体承:载的影响较小设【最后破坏载荷均【为60kN左—右折算成《截面强度则为45】%时20《4MPa;50%】。时,235MPa;【55%时《269MPa看【似强:。度离散性很大但若】采用单位宽》度的力学《性能计算则数据稳定!
2.0!.8 简化失效】包络线是在以环【向应力为横坐标轴向!应力为纵《坐标的坐《标系中将若》干应力失效》点(环向应力轴向】应力)连接所组成】。的一条曲《线该曲线《外,的应力状《态点均?为失效应力状—态其曲线内》。的应力状态点为安全!应,力状态各向同—性材料其包络线为】一正方形(图—2)而各向异性材】料为一不规则图形】(图3)其强—度特性与应》力状态密切》相关单向受》力状态和双向受【力状态以及》双向应?。力比不同其承载【力完全?不同因此《不能采用各向同性】材料:的失:效模式进行安全性判!断缠绕?管道即属于》。。典型的各向异—性结:构图3?为典型?的55°缠绕角的缠!绕管道的《简化:失效包络《线可以看《出其失效应力与【其环向?。及,轴,向的双向应力—比相关如在涉及【轴向强度时在单向轴!向拉伸状态(环向轴!向=0?1,)和静水《。压(两端《封堵环向《轴,向=21)时是完】全不一样的若单独】说管材?的哪一个强度时【。是不全面的还应【说,明另一个方向的应】力状态(这样—更,科学)或者》说明获?得该:强度的试验方—法,以55°《缠,绕的环氧管道为例轴!向强:度当01《时即管?道轴向?单向拉伸在“—玻璃纤维”(—玻璃纤维增》强热固树脂)管纵向!抗张性?能的:测试方法ASTM !D2105》-2001(—2007)中为【75MPa;而当】2,。1时即内水压—状态在塑料管、管道!及管配件的短时【间耐液?压强度的试验方法A!S,T,M D15》99-1999(2!。005)《和玻璃增强热固【树脂(?玻,璃纤维)管及—配件用?液,压或:。压力设计基础的获】得规程AS》T,M D299—2,-,2006《中轴向强度为125!MPa如果以75】。MPa为轴》向强度而管道应用】是纯的内《。水压环境则》设计的管道》过于保守《而以1?25MPa》为轴:向强:度,设计管道如果该管】线热应力或轴向【弯曲应力引》。起,的轴向应力较大如井!。下管:或者:滤水管则《其设计又失》安全因此应进行失】效包:络线分析
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图2》 :各向同性材》料简:化失效?包络线
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图—3 各向异性【材料简化失效—包络:。线
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由于管道!的应力状态很多【要完全绘制这样【的包络线会需—要大量的《。试,验数据为了计算简化!并保证安《全性采用3个应力】状态点的连线—作为简化失效包络】。线(图?4)即以横》坐标代表环向应【。力纵坐标代表轴向应!力,三个许用应力点【[0:纯轴向拉伸状态【。(01)的许用轴】向应力?σa:1(0?:1)];[纯内水!压作用状态》(2:1)的?。许用:环向应力σah【(2:1)》。纯内水压作》用状态(21)许】用,轴向:应力σa《1(:。2:1?)];[纯内—水压作用状态—(21?)的许用环向应力σ!ah(2《:1)0]连接成】的折线不同环向【轴向应力比及—。对应:的试验?方法:见图5
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】图4 ? ,简化失效包络线【
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1:-简化失效》包络线
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图5 【不同环向《轴向:应力:比及对应的试验方】法
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