針對纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合管實(shí)物承壓性能測試工作量大、成本高以及影響因素不明確等問題,采用有限元模擬分析法研究了復(fù)合管生產(chǎn)工藝對承壓性能的影響。依據(jù)公稱直徑150 mm、公稱壓力2.5 MPa滌綸纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合管的結(jié)構(gòu)及材料特征,采用Halpin-Tsai模型法建立了復(fù)合管的有限元模型,研究了纖維鋪層數(shù)量、纖維纏繞角度以及內(nèi)襯層壁厚等工藝參數(shù)對復(fù)合管承壓性能的影響。結(jié)果表明,采用建立的復(fù)合管模型模擬計(jì)算的管材爆破壓力為11.105 MPa,與實(shí)物管材水壓爆破值10.75 MPa的相對誤差僅為3.302%。增加纖維層的數(shù)量、纖維纏繞角度以及內(nèi)襯層壁厚均可提高復(fù)合管的承壓性能。綜合考慮制造成本和生產(chǎn)效率,分析獲得滌綸纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)為纖維鋪層數(shù)為4層、纖維纏繞角為56°、內(nèi)襯層最小壁厚為9 mm。 

【文章來源】：工程塑料應(yīng)用. 2020,48(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

纖維增強(qiáng)聚乙烯復(fù)合管有限元模型

由模擬結(jié)果可知,滌綸纖維層是復(fù)合管的承壓主體,因此采用上述模型研究了不同纖維鋪層數(shù)量對復(fù)合管爆破強(qiáng)度的影響。圖5為復(fù)合管內(nèi)徑保持148 mm不變的條件下,爆破壓力隨纖維層數(shù)的變化規(guī)律�？梢钥闯�,復(fù)合管的爆破壓力隨纖維層數(shù)的增加逐步上升。當(dāng)纖維層數(shù)由2層增加到8層時(shí),復(fù)合管的爆破壓力由6.677 MPa上升到20.78 MPa。依據(jù)SY/T 6662.2–2012標(biāo)準(zhǔn)要求,復(fù)合管的爆破壓力應(yīng)大于等于3倍公稱壓力。當(dāng)纖維層數(shù)為4層時(shí),該復(fù)合管的爆破壓力為11.105 MPa (大于3倍公稱壓力7.5 MPa),綜合考慮制造成本和生產(chǎn)效率,確定選擇4層纖維鋪層即可滿足DN150/PN2.5 MPa復(fù)合管的制造要求。2.2 纖維纏繞角度對復(fù)合管承壓性能的影響

管道整體采用C3D8R單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格。采用復(fù)合材料均質(zhì)化Halpin-Tsai模型法[16]模擬增強(qiáng)層,即將整個(gè)增強(qiáng)層視為一種正交各向異性的均值材料交錯(cuò)纏繞而成,4層滌綸纖維以纏繞角度55°由內(nèi)向外堆疊,如圖2所示。(3)邊界條件與載荷確定。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3367627