玻璃钢夹砂管层间界面损伤及力学特性研究

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作者 胡立周 孙颖晖 +1 位作者 贾莹洁 王清洲 《中国塑料》 北大核心 2025年第8期69-74,共6页

采用基于扫描电子显微镜(SEM)的原位拉伸试验和数字图像处理方法,研究玻璃钢夹砂管(FRPM管)层间界面破坏及力学特性。结果表明,试样失效破坏主要表现为层间界面及其局域发生损伤开裂;由SEM实时观测试样层间界面损伤行为表现为近界面端... 采用基于扫描电子显微镜(SEM)的原位拉伸试验和数字图像处理方法,研究玻璃钢夹砂管(FRPM管)层间界面破坏及力学特性。结果表明,试样失效破坏主要表现为层间界面及其局域发生损伤开裂;由SEM实时观测试样层间界面损伤行为表现为近界面端大而凸的颗粒先发生脱湿,附近区域颗粒相互作用,颗粒/基体界面大范围脱粘并贯穿至树脂基体内部,最终宏观表现为层间分离,而远界面颗粒对界面开裂几乎无影响;由数字图像处理发现远界面域颗粒脱湿不严重,近界面域颗粒/基体界面脱湿明显,所在区域应变场不断增大表现为裂纹萌生扩展形成裂缝。随外界拉伸应变的增大,试样应变场呈非均匀分布,最大应变处均在近界面颗粒区域,确定层间界面损伤的破坏范围为近界面区域735~940px。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 层间界面 力学特性 原位拉伸试验 数字图像处理

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玻璃钢夹砂管涵夹砂层细观断裂数值模拟 被引量：1

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作者 王清洲 孙颖晖 +2 位作者 薛晓 马士宾 肖成志 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期294-303,共10页

为了提高玻璃钢夹砂管中夹砂层的力学性能,增强其可设计性,借助有限元仿真软件构建代表性体积单元重现树脂夹砂层的细观结构特性,通过全域插设零厚度粘聚单元,实现复杂离散的多裂缝萌生和扩展。对夹砂层试样单轴拉伸断裂过程进行模拟,... 为了提高玻璃钢夹砂管中夹砂层的力学性能,增强其可设计性,借助有限元仿真软件构建代表性体积单元重现树脂夹砂层的细观结构特性,通过全域插设零厚度粘聚单元,实现复杂离散的多裂缝萌生和扩展。对夹砂层试样单轴拉伸断裂过程进行模拟,分析细观断裂损伤演化过程,探究各组分参数对夹砂层断裂力学行为的影响规律。结果表明:构建的细观粘聚断裂模型能较好地表征夹砂层复杂断裂过程,轴向拉伸变形时复合材料主裂缝的形成位置近似垂直于加载方向,伴随界面脱粘和基体内裂纹的萌生与扩展。裂纹扩展方向主要受细观颗粒分布的位置影响,提高颗粒体积分数能显著提高材料刚度;多颗粒粒径分布的增强效果优于单粒径分布,粒径越小,则增强增韧效果越好;粘聚单元的抗拉强度和断裂能的增大均能够提升模型整体抗拉强度,断裂能越大,则裂纹路径分支越少。 展开更多

关键词 颗粒增强复合材料 玻璃钢夹砂管 细观仿真 裂纹扩展 粘聚单元法

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荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管受力特征分析 被引量：14

3

作者 张济源 郑彦军 +2 位作者 石华旺 魏连雨 陈兆南 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期80-84,22,共6页

就埋地玻璃钢夹砂管在荷载作用下的受力特征问题,进行室内模拟试验与分析,试验采集了不同试验工况下埋地管道不同部位应力应变、管周不同位置土压力以及变形特征,得出了管道在不同荷载作用下的管土相互作用规律,从而判断埋地管道关键部... 就埋地玻璃钢夹砂管在荷载作用下的受力特征问题,进行室内模拟试验与分析,试验采集了不同试验工况下埋地管道不同部位应力应变、管周不同位置土压力以及变形特征,得出了管道在不同荷载作用下的管土相互作用规律,从而判断埋地管道关键部位受力性状,并可为荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管涵设计提供科学依据。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 应力应变特征 管土相互作用规律 受力性状

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埋地玻璃钢夹砂管地震响应的影响因素分析 被引量：12

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作者 徐磊 刘杰 +1 位作者 叶志才 任青文 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期57-63,共7页

玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域中得到了越来越广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。为此,本文基于玻璃钢夹砂管... 玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域中得到了越来越广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。为此,本文基于玻璃钢夹砂管的层状复合材料结构特征,建立了完整的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型,在数值分析模型中,考虑了管-土间复杂的动力相互作用,以及地震散射波从有限域向无限域的传播。在上述基础上,重点分析管道长度、管道直径、管周土体弹性模量以及管道埋深等因素对埋地玻璃钢夹砂管地震响应的影响,并通过对影响规律的分析给出提高埋地玻璃钢夹砂管抗震能力的工程建议措施。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 地震响应 粘弹性边界 动力接触 层合壳单元 ABAQUS

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地震荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的动力响应分析 被引量：7

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作者 徐磊 叶志才 任青文 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第4期468-474,共7页

玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域得到了愈来愈广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。基于玻璃钢夹砂管的层状复合材... 玻璃钢夹砂管在土木水利工程领域得到了愈来愈广泛的应用,但现有的埋地管道地震响应分析模型大多不考虑管-土动力相互作用,且多针对均质材料管道,无法应用于具有明显层状复合材料结构特征的玻璃钢夹砂管。基于玻璃钢夹砂管的层状复合材料结构特征,建立了完整的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型,在数值分析模型中,考虑了管-土间复杂的动力相互作用,以及地震散射波从有限域向无限域的传播。算例分析表明,所建立的埋地玻璃钢夹砂管地震响应分析模型可合理地分析埋地玻璃钢夹砂管在地震荷载作用下的动力响应。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 地震响应分析模型 粘弹性边界 动力接触 层合壳单元 ABAQUS

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车辆超载下玻璃钢夹砂管涵洞安全评价 被引量：9

6

作者 魏连雨 陈兆南 +2 位作者 郑彦军 张济源 张国盘 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第9期81-85,共5页

为评价埋地玻璃钢夹砂管涵洞的安全性,保障道路交通运输安全,本文以理论计算为基础,进行现场试验检测,综合分析地面车辆荷载和竖向土压力传至公路下的埋地玻璃钢纤维夹砂管上的作用力与管涵的受力变形特性,然后用回归预测模型计算1200 ... 为评价埋地玻璃钢夹砂管涵洞的安全性,保障道路交通运输安全,本文以理论计算为基础,进行现场试验检测,综合分析地面车辆荷载和竖向土压力传至公路下的埋地玻璃钢纤维夹砂管上的作用力与管涵的受力变形特性,然后用回归预测模型计算1200 k N荷载下的力学参数值,验证管涵安全运营状况。结果表明,理论计算和现场试验进行比对,验证了车辆荷载作用下直径1.5 m、厚38 mm的玻璃钢夹砂管的安全可靠性,为玻璃钢夹砂管设计和施工提供科学理论依据。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 车辆荷载 受力特性 安全评价

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玻璃钢夹砂管道CAD/CAM系统 被引量：7

7

作者 许家忠 尤波 李文龙 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期40-44,共5页

为提高玻璃钢夹砂管道的生产效率,降低生产及管理成本,研制了基于Internet的夹砂管道CAD/CAM系统。系统网络采用客户/服务器模式实现数据交互。CAD软件包括管道的工艺、结构和线型设计功能。基于工控机和多任务运动控制器的缠绕机CAM系... 为提高玻璃钢夹砂管道的生产效率,降低生产及管理成本,研制了基于Internet的夹砂管道CAD/CAM系统。系统网络采用客户/服务器模式实现数据交互。CAD软件包括管道的工艺、结构和线型设计功能。基于工控机和多任务运动控制器的缠绕机CAM系统采用电子齿轮方式实现缠绕机同步运动控制。介绍了缠绕控制程序各任务的功能和缠绕机上位机程序开发。该系统的应用实现了管道从原材料选择到最终控制缠绕生产的一体化集成。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管道 CAD CAM INTERNET

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公路埋地玻璃钢夹砂管车辆载荷下挠曲变形特性 被引量：8

8

作者 张济源 魏连雨 +2 位作者 张国盘 陈兆南 郑彦军 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期56-59,共4页

为深入探究公路埋地玻璃钢夹砂管在受路面非常规车辆荷载作用下的整管沿轴向的挠曲变形变化趋势,特设计室外车辆分等级配重静压试验方案,并通过ABAQUS数值模拟方法与实际工况采样数据进行比对,进而确定出与实际工况最符合的方法和模型,... 为深入探究公路埋地玻璃钢夹砂管在受路面非常规车辆荷载作用下的整管沿轴向的挠曲变形变化趋势,特设计室外车辆分等级配重静压试验方案,并通过ABAQUS数值模拟方法与实际工况采样数据进行比对,进而确定出与实际工况最符合的方法和模型,便可利用此结论推算出各填土高度情况下管道轴向任意位置的挠曲变形变化趋势,为玻璃钢夹砂管在公路推广使用中各工况条件下的功能稳定性提供可靠的分析基础。 展开更多

关键词 挠曲变形 玻璃钢夹砂管 ABAQUS数值模拟

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玻璃钢夹砂管爆管失效分析 被引量：7

9

作者 马小明 杜娟 廖世兴 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2009年第5期61-64,共4页

针对某石化装置循环水系统的玻璃钢夹砂管爆管事故,本文通过力学性能试验、宏观、微观观察等一系列试验,系统地分析了管道失效原因及机理,并为正确选型及操作运行提供了相应的建议。

关键词 玻璃钢夹砂管 爆管 失效分析

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玻璃钢夹砂管涵洞力学性能现场试验研究 被引量：8

10

作者 石华旺 魏连雨 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第4期1535-1540,共6页

为了搞清楚玻璃钢夹砂管涵洞在填土和汽车荷载下的力学特性,设计了野外现场试验,就路基填筑和交通荷载下管涵的受力特性进行研究,并利用ANSYS WORKBENCH进行数值模拟。数值模拟和试验结果显示:在各种工况下涵管顶部的轴向应变最大,随着... 为了搞清楚玻璃钢夹砂管涵洞在填土和汽车荷载下的力学特性,设计了野外现场试验,就路基填筑和交通荷载下管涵的受力特性进行研究,并利用ANSYS WORKBENCH进行数值模拟。数值模拟和试验结果显示:在各种工况下涵管顶部的轴向应变最大,随着填土和载重汽车荷载的增加,管涵轴向应变、应力呈现非线性变化趋势,涵管各测点在工况3(0.5 m+60 t载重汽车)状态下应变量基本均呈现最大值,而在工况4(0.8 m+20 t载重汽车)状态下各测点均呈现最小值;涵管竖向变形均大于水平方向,并且受填土和汽车荷载两方面因素影响;最后,就研究结果对玻璃钢夹砂管设计和施工提出建议。 展开更多

关键词 涵洞 力学性能 现场试验 玻璃钢夹砂管

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动荷载作用下玻璃钢夹砂管力学响应分析 被引量：3

11

作者 陈兆南 魏连雨 +1 位作者 郑彦军 石华旺 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期70-74,共5页

为分析不同动荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的力学响应情况,选取22 t振动压路机,39.4 t和60.4 t重型工程运料车,测试施工期浅埋玻璃钢夹砂管的振动速度时间曲线,并采用快速傅里叶变换方法确定玻璃钢夹砂管振动主要频率和幅值。研究表明,2... 为分析不同动荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的力学响应情况,选取22 t振动压路机,39.4 t和60.4 t重型工程运料车,测试施工期浅埋玻璃钢夹砂管的振动速度时间曲线,并采用快速傅里叶变换方法确定玻璃钢夹砂管振动主要频率和幅值。研究表明,22 t振动压路机强震最大振动速度和幅值大于重型工程运料车的振动响应值,与实际压路机用大振动力强震吻合,而三种动荷载对埋地管涵的力学响应均较小,说明管涵刚度高,故施工阶段管顶浅埋土压实完后允许重型工程运料车通行,从而为玻璃钢夹砂管的施工和推广应用提供理论依据。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 动荷载 振动速度 FFT 力学响应

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基于有限元分析的玻璃钢夹砂管优化设计 被引量：2

12

作者 申继红 王辉明 +1 位作者 石小雷 辛保卫 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第2期228-231,共4页

为了使玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管的设计更加安全、经济,本文探讨了在有限元分析基础上对该复合材料结构进行优化设计的理论和方法,运用ANSYS软件对某市政给排水工程中采用的玻璃钢夹砂顶管进行了结构优化设计分析,研究了影... 为了使玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管的设计更加安全、经济,本文探讨了在有限元分析基础上对该复合材料结构进行优化设计的理论和方法,运用ANSYS软件对某市政给排水工程中采用的玻璃钢夹砂顶管进行了结构优化设计分析,研究了影响该结构优化设计的主要因素,计算结果表明,按此优化设计方法进行设计可节省材料25.2%。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 优化设计 有限元

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服役后玻璃钢夹砂管力学性能及断口结构研究 被引量：4

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作者 王伟 柳镕林 +2 位作者 史喜珍 甘甜 张艳林 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2021年第4期202-208,共7页

玻璃钢夹砂管作为一种新型玻璃纤维增强复合材料,已广泛应用于输水排水工程。该材料服役过程中力学性能会发生退化,进而产生管道破裂等问题,影响管道长期使用。为探究玻璃钢夹砂管服役后力学性能的变化及破坏机理,把从退役的玻璃钢夹砂... 玻璃钢夹砂管作为一种新型玻璃纤维增强复合材料,已广泛应用于输水排水工程。该材料服役过程中力学性能会发生退化,进而产生管道破裂等问题,影响管道长期使用。为探究玻璃钢夹砂管服役后力学性能的变化及破坏机理,把从退役的玻璃钢夹砂管道上切割的若干轴向和环向试样分别进行抗压、抗拉和剪切性能试验,并对试样破坏后的断口进行了SEM电镜扫描分析。研究结果表明:服役后玻璃钢夹砂管的各项力学性能均有明显降低,且由于玻璃纤维主要沿环向分布,管道环向抗压、抗拉和剪切性能均优于轴向;试样断口SEM扫描电镜分析结果表明,玻璃纤维通过对试样的约束而提高其抗压强度,通过承担拉力而提高其抗拉强度,且玻璃纤维与石英砂在环向具有更好的整体性,进而玻璃纤维对环向的增强作用明显高于轴向。因此,在复杂环境和长期服役条件下,随着玻璃钢夹砂管力学性能不断退化,由于管道轴向强度相对较低,管道更易出现环向裂缝进而导致破坏。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 服役性能 试验研究 电镜扫描

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玻璃钢夹砂管道的环刚度有限元分析及应用 被引量：16

14

作者 汪准 邓京兰 +3 位作者 王继辉 丁安心 祖磊 周吉 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期16-20,共5页

玻璃钢夹砂管环刚度是管道在外部载荷下抵抗变形的一个性能参数。本文通过对玻璃钢夹砂管道的环刚度定义进行剖析,剖析环刚度的有关设计及测试的根本方法,运用适用的有限元软件ANSYS建立玻璃钢夹砂管道模型并进行了分析计算,把计算结果... 玻璃钢夹砂管环刚度是管道在外部载荷下抵抗变形的一个性能参数。本文通过对玻璃钢夹砂管道的环刚度定义进行剖析,剖析环刚度的有关设计及测试的根本方法,运用适用的有限元软件ANSYS建立玻璃钢夹砂管道模型并进行了分析计算,把计算结果和测试结果进行比较,确定有限元计算方法的可行性和精确性,为玻璃钢夹砂管道及类似管道的设计与优化以及工程应用提供方便。 展开更多

关键词 环刚度 玻璃钢夹砂管道 有限元软件ANSYS

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玻璃钢夹砂管性能及在龙岗河干流综合治理工程中的应用 被引量：1

15

作者 徐崇玉 张勇 +1 位作者 麦荣军 林鲁生 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2012年第8期57-58,共2页

1 引言 材料是人类社会文明进程的标志,随着人类社会的进步,传统单一组份的材料难以满足现代社会的需要,玻璃钢夹砂管作为一种复合材料管材,具有较强的可设计性,该管材既具有金属管材的机械性能,又具有塑料管材的化学性能,应用领域广泛.

关键词 玻璃钢夹砂管 新型复合材料管材 工程应用 龙岗河工程

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浅析监造对玻璃钢夹砂管质量控制的作用

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作者 何平 张力平 +1 位作者 杨德旭 张林文 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期75-78,共4页

针对玻璃钢夹砂管的性能特点,以塔城地区白杨河引水工程为例,对玻璃钢夹砂管生产过程的监造控制方法以及管道施工质量控制措施进行了介绍,分析了监造在水务工程中的作用,并提出了管材长期性能试验的建议。

关键词 玻璃钢夹砂管 监造 质量控制

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玻璃钢夹砂管道穿越国道和高速公路的工程实践 被引量：9

17

作者 杨建明 时强 +2 位作者 潘多军 吴循 王磊 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期72-76,共5页

本文结合白杨河引水工程实例,从工程概况、顶管内管线安装施工技术、涵洞内管线安装施工等方面介绍了在该工程中,玻璃钢夹砂管道跨越国道和高速公路的施工工艺及质量管理的重点及措施,对在工程施工中出现和可能出现的问题进行了探讨并... 本文结合白杨河引水工程实例,从工程概况、顶管内管线安装施工技术、涵洞内管线安装施工等方面介绍了在该工程中,玻璃钢夹砂管道跨越国道和高速公路的施工工艺及质量管理的重点及措施,对在工程施工中出现和可能出现的问题进行了探讨并提供了可行的解决方案。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管道 引水工程 国道 高速公路 施工

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荷载作用下多夹砂层玻璃钢夹砂管涵结构破坏模式 被引量：7

18

作者 王清洲 张朝阳 +2 位作者 薛晓 孔丽颖 肖成志 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期107-113,共7页

为分析多夹砂层玻璃钢夹砂管在拉伸和压缩荷载作用下的破坏模式,自缠绕生产的管上截取不同形式的玻璃钢夹砂管样开展拉伸试验、压缩试验、静载破坏试验。结果表明,荷载作用下柔性玻璃钢夹砂管管壁结构的不同位置处于拉压相反的复杂受力... 为分析多夹砂层玻璃钢夹砂管在拉伸和压缩荷载作用下的破坏模式,自缠绕生产的管上截取不同形式的玻璃钢夹砂管样开展拉伸试验、压缩试验、静载破坏试验。结果表明,荷载作用下柔性玻璃钢夹砂管管壁结构的不同位置处于拉压相反的复杂受力状态,破坏模式较复杂。拉伸荷载作用下,纯缠绕层的试件以界面脱粘分层、纤维与基体断裂、纤维拔出等破坏模式为主,环向管壁切样达到拉伸破坏状态时发生瞬间脆性破坏,轴向管壁切样则为塑性屈服破坏;压缩荷载作用下,环向试件主要是裂缝和分层破坏,而轴向试件则是与试件长边呈45°的分层跨越剪切破坏;大变形条件下管环的静载破坏以裂缝、层间分离以及夹砂层剪切破坏为多夹砂层结构的主要破坏模式,控制三类破坏形式可提高管涵力学性能和使用寿命。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管 拉压荷载 破坏模式 变形

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玻璃钢夹砂管在小型水电站工程的研究与应用 被引量：6

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作者 孟玉生 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2010年第2期72-74,79,共4页

玻璃钢夹砂管是由高强玻璃纤维和耐腐蚀的不饱和聚酯树脂复合而成,己在多项水利工程中使用。实践表明,玻璃钢夹砂管具有高强度、耐磨、耐腐蚀、价廉、安装简单、运行可靠、可依据不同使用环境设计制造等优点,是取代钢制管道的理想产品,... 玻璃钢夹砂管是由高强玻璃纤维和耐腐蚀的不饱和聚酯树脂复合而成,己在多项水利工程中使用。实践表明,玻璃钢夹砂管具有高强度、耐磨、耐腐蚀、价廉、安装简单、运行可靠、可依据不同使用环境设计制造等优点,是取代钢制管道的理想产品,可在中小型水电站压力管道中推广使用。 展开更多

关键词 中小型水电站 玻璃钢夹砂管 设计 应用

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玻璃钢夹砂管涵管壁参数对环刚度的影响 被引量：6

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作者 王清洲 薛晓 +1 位作者 孙言文 张朝阳 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期116-121,共6页

为优化多夹砂层玻璃钢夹砂管涵结构型式和厚度,基于管涵平行板外载环刚度试验,考虑复合材料的各向异性建立了多层玻璃钢夹砂管涵结构的环刚度有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好,进而运用有限元模型变动参数分析夹砂层厚度、层数以... 为优化多夹砂层玻璃钢夹砂管涵结构型式和厚度,基于管涵平行板外载环刚度试验,考虑复合材料的各向异性建立了多层玻璃钢夹砂管涵结构的环刚度有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好,进而运用有限元模型变动参数分析夹砂层厚度、层数以及缠绕层增厚层位对管涵环刚度值的影响规律。结果表明,单层夹砂层的厚度由8 mm增厚至14 mm,管涵的环刚度显著提高,单层厚度12 mm以上影响环刚度值的程度更明显,三层夹砂层结构管涵的每层夹砂层厚度建议值为12~14 mm;夹砂层层数对管涵环刚度值的影响较小,尤其是较小厚度时三层和两层夹砂层管涵结构的环刚度值近似相等;不同层位缠绕层厚度对环刚度大小的影响显著,尤其是最内和最外缠绕层厚度对环刚度值的贡献更大,在对多缠绕层的玻璃钢夹砂管涵结构进行优化设计时,宜优先增厚最内和最外缠绕层的厚度。 展开更多

关键词 玻璃钢夹砂管涵 环刚度 管壁参数 数值计算 多层结构的优化

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