?。
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
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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EN 1】312?。。132008+A1!20:10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
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表2— t分布临》界值与k值》。
,。
《
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Ⅰ 设备设!计,安全系数与许用【应变
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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;
》
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? (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GB/T 14】50.2《。。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
—
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Ⅱ》 管道的许用应力】。与许用应变》
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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
!
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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—CAESAR Ⅱ】BENTLY— AUTOPIPE!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 7》159-19—89: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I:SO 14》6,92-2《002标准》
—4.3.1》0 本条》的指:定值法规定与—BS 7159-】19:89的方法A相当在!国际上其他标准【中如ISO 146!92-2002和A!SME 《。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】。31.3-2—010?规定的相关强度【和模量参数》计算其?许用应变约》为0.00106~!。0.00133的】水,平而且与应用环境】无,关,B,S 7?159-1》989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.》000?9~0.00—18之?间比ASME—的办法科《学而且两个规范数据!相比BS 7—1,59-19》89:的数:据并不?很高同?时该标准从19【89: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=28!000N/》(mm·kg/m】。2):查本规范表4.3.!1-3?得v1?2=0.《27v2《1=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.【3.11 》 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G?B/T 212【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】。.,3.1?1,),中设:计安全系数》的,规,定在:国外标准BS—。 715《9-1989中【为1.3ISO 】14692》。-2:。002中为》。。。1.5ASME B!31.3-2—010?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
】
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— (1?)BS 《715?9,-1989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
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《
》(2)ISO 1】。4692-200】。。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:。.33=1.69】
】 (3《)AS?ME B31—.,3,-201《0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=】1.33
【
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 1》4692-2—002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(】。4.3.11—)、式(4.3.1!。2)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
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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
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