2 术。语2.0、1、本条术语是本规范的基础,层合板的模量和强度等性能数据的表征均建立在此之上，该单位的实质是相当于用增强材料的单位面积质量参数替换了常规的壁厚参数。我们通常接触到材料力学中的应力和弹性模量等概念,都是基于材料的单位截面积.图1.如应力、强度 弹性模量的单位均为MPa。N mm2 但纤维增强塑料由于是层合板复合材料 承载结构为纤维,其大部分的力学性能特别是拉伸性能是与纤维量成正比的、从某种程度上说设计纤维增强塑料的承力结构就是设计纤维的用量多少和形态及铺设顺序，因此采用单位纤维面积质量作为力学性能的变量便于设计计算，从图1可以看出,应力σx 单位宽度载荷Nx和壁厚t的关系为Nx.t，σx、图1,应力σx。单位宽度载荷Nx、壁厚t的关系，采用单位宽度作为力学性能的表征也是基于力学性能主要取决于纤维量的基础.这是因为树脂含量基于环境温度。树脂黏度.操作手法以及其他工艺参数等的变化而变化、造成相同纤维含量下的制品厚度不同，这样在表象上造成制品的强度不同。而实际上其折算成单位宽度承载力是一样的.可通过下列例子说明,例1、采用5层450g、m2的短切毡.宽度为50mm 采用邻苯型不饱和聚酯树脂，铺层中纤维质量含量为25.35。对应的树脂含量为65、75.根据不同的操作手法，如滚压办法和次数、环境温度等的变化 计算壁厚.25、纤维质量含量。下同。时 6 75mm。30,时，5,44mm 35。时，4、51mm 壁厚计算方法见本规范式，4。3。2 5.ρg取2540。mg分别按25、30。35取值,ρr通常取1150、Wi按每层450g，m2短切毡、5层计算。由于层合板强度主要为玻璃纤维承担。树脂含量的差异对层合板整体承载的影响较小、假设最后破坏载荷均为30kN左右,折算成截面强度则为、25，时 89MPa、30 时,110MPa。35、时，133MPa 看似强度离散很大.但若采用单位宽度的力学性能计算则数据稳定.例2.采用每层810g、m2的玻璃布共5层，宽度为50mm.用邻苯型不饱和聚酯树脂.纤维质量含量为45.55 对应的树脂含量为45，55，根据不同的操作手法.滚压办法和次数,环境温度等.壁厚计算方法同上 计算壁厚为，45,纤维质量含量.下同.时。5,88mm、50、时 5。1mm 55，时,4,46mm。层合板的强度主要由玻璃纤维布所贡献 树脂含量的差异对层合板整体承载的影响较小，设最后破坏载荷均为60kN左右，折算成截面强度则为、45.时,204MPa、50。时，235MPa 55,时.269MPa。看似强度离散性很大。但若采用单位宽度的力学性能计算则数据稳定、2,0。8，简化失效包络线 是在以环向应力为横坐标，轴向应力为纵坐标的坐标系中 将若干应力失效点、环向应力。轴向应力。连接所组成的一条曲线 该曲线外的应力状态点均为失效应力状态 其曲线内的应力状态点为安全应力状态 各向同性材料其包络线为一正方形、图2，而各向异性材料为一不规则图形，图3,其强度特性与应力状态密切相关，单向受力状态和双向受力状态以及双向应力比不同.其承载力完全不同.因此不能采用各向同性材料的失效模式进行安全性判断，缠绕管道即属于典型的各向异性结构,图3为典型的55,缠绕角的缠绕管道的简化失效包络线，可以看出其失效应力与其环向及轴向的双向应力比相关 如在涉及轴向强度时、在单向轴向拉伸状态、环向 轴向。0.1,和静水压，两端封堵环向，轴向.2。1。时是完全不一样的.若单独说管材的哪一个强度时是不全面的,还应说明另一个方向的应力状态。这样更科学.或者说明获得该强度的试验方法，以55。缠绕的环氧管道为例,轴向强度,当0 1时、即管道轴向单向拉伸。在 玻璃纤维 玻璃纤维增强热固树脂 管纵向抗张性能的测试方法 ASTM、D2105,2001.2007、中为75MPa、而当2 1时即内水压状态、在，塑料管,管道及管配件的短时间耐液压强度的试验方法、ASTM,D1599.1999、2005。和，玻璃增强热固树脂，玻璃纤维，管及配件用液压或压力设计基础的获得规程.ASTM。D2992、2006中轴向强度为125MPa 如果以75MPa为轴向强度。而管道应用是纯的内水压环境 则设计的管道过于保守。而以125MPa为轴向强度设计管道。如果该管线热应力或轴向弯曲应力引起的轴向应力较大 如井下管或者滤水管,则其设计又失安全.因此应进行失效包络线分析。图2.各向同性材料简化失效包络线图3、各向异性材料简化失效包络线 由于管道的应力状态很多。要完全绘制这样的包络线会需要大量的试验数据、为了计算简化并保证安全性，采用3个应力状态点的连线作为简化失效包络线，图4 即以横坐标代表环向应力、纵坐标代表轴向应力，三个许用应力点。0、纯轴向拉伸状态、0,1、的许用轴向应力σa1，0、1，纯内水压作用状态 2，1。的许用环向应力σah 2，1、纯内水压作用状态。2 1，许用轴向应力σa1,2，1.纯内水压作用状态、2 1。的许用环向应力σah,2.1,0,连接成的折线。不同环向轴向应力比及对应的试验方法见图5 图4 简化失效包络线1,简化失效包络线图5.不同环向轴向应力比及对应的试验方法