玻纖帶增強(qiáng)熱塑性復(fù)合管材管壁結(jié)構(gòu)受力分析

秦升學(xué) 劉文舒 張弘斌 梅連朋 王慶昭

(山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院 青島266590)

引言

管道運輸作為繼鐵路、公路、水運、航空運輸之后的第五大運輸方式,憑借其低成本、高效率及安全可靠等優(yōu)點迅速發(fā)展,在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中起著十分重要的作用。增強(qiáng)熱塑性塑料管(Reinforced Thermoplastic Pipes,RTP)是一種典型的復(fù)合管道,相對于目前使用的常規(guī)管道,RTP 具有顯著的性能和價格優(yōu)勢,其市場應(yīng)用前景廣闊。Kruijer[1]等人對RTP 管進(jìn)行了試驗研究和理論分析,根據(jù)RTP 復(fù)合管道在受靜水壓力作用下的平面應(yīng)變受力特征,得到多層普遍適用的平面應(yīng)力模型和平面應(yīng)變模型。張尹[2]對纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管在軸對稱荷載下的力學(xué)行為進(jìn)行了研究,利用有限元與理論相結(jié)合的方法分別對該種RTP 在三種軸對稱載荷(拉伸、內(nèi)壓,拉伸與內(nèi)壓組合)下的受力狀態(tài)進(jìn)行了對比分析,兩者結(jié)果基本一致,驗證了所建模型的可靠性。白勇[3]等人進(jìn)行了內(nèi)壓荷載工況下管的力學(xué)性能探究,并對RTP 海上安裝方法、安裝分析、安裝穩(wěn)定性等問題進(jìn)行了研究。

本文中的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合管(CGF-RTP)是一種全新的增強(qiáng)熱塑性塑料管。連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管(Continuous Glass Fiber Reinforced PE Composite Pipe)即屬CGF-RTP 的一種,該復(fù)合管以高密度聚乙烯為內(nèi)管,以連續(xù)束狀玻璃纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合帶(Continuous Glass Fiber/PE Reinforced Composite Tape,CGFR-PECT)

為增強(qiáng)層正反方向纏繞在內(nèi)管上,以高密度聚乙烯為外包覆層,并經(jīng)特殊工藝處理牢固結(jié)合為一體,結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該復(fù)合管具有較高的耐壓性能、優(yōu)良的物理性能以及可靠的連接性能,應(yīng)用空間和市場前景十分廣闊。……