4.3  ！单，层板和层《合板性能《 — 4.3.—1  由于增—。强材料？的类型？、品种比较多除【了常规的玻璃纤维】之外还有高强玻【璃纤维、碳纤维等】本规范无《法全部？给出：相应单层板的—力学性能《值同时影《。响纤：维增强材料性—。能，的因素也非常—多如温度、湿度【、铺层工艺、操作】。方法等因此本—规范给出《了采用铺《层实测法来确定【单，。层板的性能这样才】能真实反映当—时设计？、制造等条件下的】材料性能 —   —。  采？用铺层计算法同时又！选用玻璃纤维增【强，材料时根《据国外经验则可【引用本规范表4【.3：.1-1《～，表4.3.1-3中！的，数据进行《设计为了验证—本规范表4》.3.1《-1数？。据上海富晨化工有限！公司委托有关单【位进行了试验结果表！明本规范表4.【3.1-1中的数据！较保守？。只要采用合格—的铺层材料和按【照通用要求》的工艺进行制—造是可以满足该最低！性能要求的同时在】本规范第8章中【对上述数据的测【试方法作了规定 ！     玻！璃纤维增强塑—料单：层板给定性能值是在！其纤：。。维(或树脂)含量】较，为固：定时的值 》 4—.3.2  —设计人员《获得层？合，。板的力学性能有【两个方法第一—个方法是在缺少实】测，参数或历史数—据时可根据层合板理！论采用铺《。层计算法即采用【表4.3.1-1单！层，板数据进行》铺层计算获》取层合？板，的计算？参数但该《方法的设计数据【偏保守特别是对于】交叉：缠绕制？品；第二个方法是】采用铺层实测法获得！即进行相应的—实，验验证并保》证每个检测项目【的试样在15件以】上同时试《验数据应采用置信度！处理表？4.：3.2-《1中的检测项目是采！。。用本规范进行设计】所需要的基本参数】其测：试方法在本规—范第8章中均有规】定   ！  通常《。理论计算法的设计数！据接：近于实际铺层—的力学性能当采用铺！层实测？法进：行单：层板和层合板—性能的检《测取值或验证时本规！范按照通用试验【数据处理方法采用t！分布单侧97.【5％：置信度临界值这比E！。N ：13121》32008》＋A12010【标准第7.8—.3条中系数k的取！值，数据相对保》守和：。安全表2《是t分布临》界值与k《值，的比较？ ？ ？表2 t分布临界值！与k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【系数是依《据，目，前国内？实际设计和工—程应用情况同时参】考了：国外相关《标准：而确定？的公式中略去了【与运行周《期内压力、温度波动！。。相关的分项设—计系数？因为在允许的许【用应变水平内—该，值取1？.0同时对层—合板长？期性能的分》项设计系数K4的】取值在本《。规范：表4.3《.，7中进？行了简化 ！ 4.3.4  】本条：详细罗列了当—采用铺层《计，算法和铺层实—测法确定材料性【能的试验和验证【分项：设计系数K1取【。值时对于层合板、单！层板的试样条—件、数据《处理方法等要求在】分项设计系数K1】的取值中尚需注【意， ， 《 ，    (》1)本？条第1款的第1、】2项中产品性能的】历史数据主》要指认可的》产品：检验报告、产品性】能测试报告等； ！     (！2，。)本条第1款的【第3、4项》和第2款规定—了在满足《相应条件下可—以采用5《个试样数据为—一组的简单试验来检！测验证层合板或单层！板的相关性能和取】值方法； 》 》   ？ (3)验证数据所！用的单？层板为试验室—模拟：制样而层《合板则？。分为试验室模拟制】样和制造厂按实际】设计铺？层加工成设备、再】从设备上取样的两】种方法 》 4.—3，.8  本》条第6款列出了设】备层：合板的许用剪切应】力计算公式而设备层！合板剪切强度表征】属面内剪切形式即检！测垂直于层合板、沿！厚，度方向的《。剪切强度其检测【方法在现《行国家标准》纤维：增强塑料冲压—式剪切强度试验方】法G：B／T 1》450.2》中，已有规定当无—检测值时根》据国内外使》用经验设备》层，合板：的剪切强度取50 ！ ： Ⅱ 【管道的许用》应，力与许用应变 【 《 ？。4.3.9 — 本条第1款管【道设计指定值—法要求所《。有载荷组《合的最大《应力要小于许用应】力其载？荷组合中包括—内压、外压》、自：重、支架位》移等持续载荷—。热膨胀载荷、—。风，。、地震、临时检修等！偶然：短时载荷但不包【括水：压试验载荷水压【试验的压力为—设计压力的1.3倍！且不进行应力校【核 ？     】本条第2款～第4款！管道设计长期性能测！试法的安全系数选取！与，其他：。。一些国际标》。准相比较取》值较为保守且—考虑：了失效包络线等【问题：    ！ 按照本条》。采用的？指定值法和》长期性能测试法【在应用国际通用的管！道，应力分析软件—(如CA《ESAR《 ⅡBENTL【Y AUTOPI】PE等)时》可以进行如下处理即！若采用指定值法则】。在管道应力分析【。软件中可选择BS ！715？9-1989—标准若采用》长，期性能？测试法则在管—。。道应力分析软件中可！选择ISO》 14？692-200【2标准 》 4》.3：.1：0  本条的—指定值法规定—与，BS 715—9-1989的方法！A相当在国际上其】他标准？中如ISO》 14692—-200《2，和ASME》 B31.3—-2：010对《于缠绕结构均只规定！了，长期性能测试法【后者对在本规范第】6.1？.11条中管道层合！板的Ⅰ型和Ⅱ型铺】。层结构分类规定了】10倍安全系数【办法的要求大致相】当，。。于本规范管道许【用应：变的指？定值：法按照ASME【 B：31.3《-2010》规定的相《。关强度和模》量参数？。计算其许《用应变约为0.0】0106《～0.00》133的《水平而且与应用【环，境无关B《S 715》9-1989中【的指定值法由—于综合考虑了温度和！化学：腐蚀环境的影响【而且应变值在—0.0？009～0.001！。8之间比AS—ME：的办法科《学而且两个规范数据！相比：BS 7159【-1：989的数据并不】很高同时该标准从1！。989？年版以来一直确【认有效在国际上【的纤：。维增强塑料管道工程！中广泛应《用，说明该？取值：法是可？靠的 ？     ！本条第5款》的，规定是对《于多层缠绕结构【的应变？限制主要《是因为该《结构具有各向异【性和：拉剪耦合《。效应等特点如果设计！。者能对该缠》绕结构进《行详细的各》向异性弹性分析【证明：在载荷的联》合作用下该层合【。板，结构的主应变和剪】切应变均小于许用应！变可以采《用指定值法确定的许！用应：变否：则应采用《保守的0.0009！许用应变数据各【向异性弹性分—析可：以参考？复合材料力学相关】章节通常采取的【流程为 【。     (1)！计算单？层板正轴《刚度矩？。阵[：Q]；如无实测【数据可？查本规范表4.3.！1-2获《。取主向弹性》模量E1＝2—8000N／(mm！·kg／m2)【查本规范表》4.3.1-3得】v12＝《0.2？7v21＝》0.：075反《推计：算横：向弹：性模量？  【   ？(2)计算对—于缠绕角的单—层板偏轴刚度—矩阵[Q]； 【    】 (3)计算—层合板？的，刚度：矩阵[A]和柔【。度矩阵[a》]；：。    ！ (4)代入载【荷计：算出偏轴应变并转换！为主：轴应变并做计算【判定  ！   通常管道【缠绕为±《θ角的交《叉缠绕？结构：属于反对称角铺【设层合板《将，会产：。生剪切弯曲耦合【及拉压扭曲》耦合但这《些耦合的程度随【层数的？增加按1／N的比】例减小？当±θ角的交叉【缠绕结构的层数≥4！时可以近似》认为这些耦》合效应？消，失可以？简化将耦合矩阵[】B]：设为：0 》 4.《。3.1？。1  本条对于确定！管道许？用应变的长期性能】测试：法，作了规？定其试验方》法在现行国家标准玻！璃纤维增强塑料夹砂！。。管GB／T 2【12：。38-2007附】录B中？有规定本条》将持续和偶然作用载！荷以及热膨胀载荷分！别作：了对应？许，用值的？处理符合《地上管？。线受力分析》的特点在长期性能测！试法中对于》式(4.3.11)！中设计安全系—数的：规定在国外标—准BS 715【9-198》。9中为1.3IS】O， 14692—-2002中为1.！5，。ASME B—31.3-》20：10中为《2，.0该系数的不【同取值与《各标准的应力计算】和安全判定有关 ！  》 ， ， (1)BS— 7159-1【。989中《的应力计算均为持】续，载荷未考虑短时【作用载荷对》应设计？压力载荷下的系数为！1.3 《    】。 (2)I》SO 14》692-200【2中要考《虑偶然短《时作用？载荷其中包括水压试！。验载：荷1.5倍》设计压力若按此载】荷，计算反推对应设计】压力载荷下的系数应！为1.5×1.【5／1.3》3＝1.69—    ！ ，(，3)ASM》。E B31.3【。-20？10：规定了考《虑，偶然短时作》用载荷在计算—中予以计及但1【.，5倍设计《压力的水《压试验载荷不—需要：再进行应力计—算校核如《果将1.《5，倍，。的水压试《验载：荷，做应力？计算相当于设计压力！载荷：。。下的系数为2.【。0／：1.5＝1.3【3 《  《   因此本规【范确定采用的长【期，性能：测试法和设计安全】系数与ISO 【1469《2-200》2相当不仅相对安】全而且概念清晰【同时该标准也在【国际纤维《增强塑？料管道的《设计计算中大量采】用利：于国际交《。流   ！  在式《(4.3.1—1)、式《(4.3.12)】。和式：(4：.，3.14-》2)中均涉及“设计！寿命”概念设—计寿命与许用应变】、设计安全系数【、选用材料、成型工！艺，、使用工况》、维护保养等很多因！素相：关依：据目：前的综？合技术水平》很难给出一个统一】的设计使《用年限当《有成熟使用业—绩及案例采》用相同材料和制作】工艺制造相》同，产品时其《设计使用寿》命可：参考原有业绩或【。案例的寿命；在【设计：工况、材料和制作】工，艺相同的情况下通过！加大设计安全—系数降低许用—应变可一定程度上延！长设备或管道—的，使用寿命；通过长】。期性能试验》模，拟使用工况进行加速！老化试验根据试验结！果采用长期性能测试！法，来推导设备或管【道的预期使用—寿命；本规范采用】设计安全系数法设】。计的设备《和采用？指定值法设计的【管道与？相关国外先进—标准一？样均无法《给，出有依据的设—计寿命只是当采用该！方法进行设计和选】材时可得《到一：。个，虽不明？确但相关方均—可接受的潜在—预期使用周期— ， ？ 4.3》.14  》本条描述了确定简化！失效包络线的过【程管道的轴》向，和环向应力》计算值？应落在简《。化，失效包络线内表明设！计是：安全的 《 ，