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應(yīng)用領(lǐng)域
連續(xù)纖維增強玻璃鋼球閥性能研究
來源:http://m.velosofamily.com/page4.html | 作者:fanggong | 發(fā)布時間: 1605天前 | 8935 次瀏覽 | 分享到:
要:介紹了由材料性能試驗獲取的連續(xù)玻璃纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)性能,包括沿各個不同方向的拉伸、壓縮、剪切、彎曲等性能參數(shù),并依據(jù)這些性能參數(shù),研究連續(xù)纖維增強玻璃鋼球閥的設(shè)計要點,導(dǎo)出其詳細設(shè)計公式。通過付材料組成及制備工藝進行改進,使得設(shè)計出的玻璃鋼球閥較國內(nèi)普通的玻璃鋼球閥力學(xué)性能更為優(yōu)秀。

4.1 試驗材料

試驗用材料即復(fù)合材料厚板材由連續(xù)玻璃纖維增強乙烯基樹脂制成,纖維結(jié)構(gòu)形式與成型工藝過程與新型玻璃鋼球閥制作所采用的連續(xù)增強纖維結(jié)構(gòu)和成型工藝條件一致,纖維含量也相同。為了便于試驗確定面外(層間)加載條件下復(fù)合材料的性能,制作的原材料板材厚度為 60mm。

4.2 試驗過程

根據(jù)標準要求的試驗用試樣的尺寸,制作了 8 組(每組 5 個)試樣。

將試樣固定在 CSS 電子萬能試驗機上,與負荷傳感器、控制器、功率放大器和計算機等連接共同工作。沿著面內(nèi)和面外兩個方向,分別切割 5 根試樣,共切割 10 根試樣。試驗在 25℃ 環(huán)境下進行,每組試驗重復(fù)五次。

(l)拉伸試驗

試驗加載速度為 1mm/min,記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線,連接感應(yīng)器,同時面內(nèi)拉伸使用 YJY-13B 引伸計記錄對應(yīng)的載荷一變形曲線。通過計算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線,得到復(fù)合材料總體的拉伸彈性模量和拉伸強度。

(2)壓縮試驗

試驗加載速度為 0.5mm/min,同時記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。壓縮試驗加力端是一直徑為 80mm 的圓柱體,試樣置于圓柱體的中心,通過試驗機橫梁的上下移動實現(xiàn)對試樣加力。將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線后,得到復(fù)合材料的壓縮彈性模量和壓縮強度。

(3)彎曲試驗

試驗加載速度為 1mm/min,試樣作為層合梁,進行橫向三點彎曲試驗,同時記錄相應(yīng)的中心位移一載荷曲線。通過計算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線,得到復(fù)合材料的彎曲彈性模量和彎曲強度。

(4)剪切試驗

加載速度為 0.5mm/min,同時記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。通過計算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線,得到復(fù)合材料的剪切強度。

4.3 試驗結(jié)果

從試驗測得的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的面內(nèi)材料性能結(jié)果平均值可以看出,采用連續(xù)纖維增強的玻璃鋼的力學(xué)性能較用短切纖維增強的玻璃鋼有顯著的提升,面內(nèi)拉伸強度與短切纖維增強玻璃鋼拉伸強度相比,提高兩倍之多。這是由于作為玻璃鋼增強材料的纖維是玻璃鋼的主要承力部分,采用連續(xù)纖維增強以后,纖維的百分含量可高達 70 %,而短切纖維增強玻璃鋼的纖維含量僅有 40% 左右。當(dāng)然,玻璃鋼的力學(xué)性能還和其他因素有關(guān),比如樹脂的種類等。

5 結(jié)語

通過改進玻璃鋼的材料組成和制作工藝,提升了玻璃鋼的整體力學(xué)性能,克服了短切玻璃纖維增強玻璃鋼脆性大的缺點。經(jīng)殼體試驗,按 PN6 設(shè)計的玻璃鋼球閥至少可以在 PN25 的工況下安全使用。拓寬了玻璃鋼球閥的使用范圍,使玻璃鋼球閥的耐腐蝕性能得以充分發(fā)揮。