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    管道開發機制對壓潰曲線的波動幅度研究

    2019-08-21   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港營管部獲悉:從軸向壓潰的試驗數據比較,可以看出60°引發角的峰值載荷大,為107kN,而峰值載荷過后的載荷降低幅度大,載荷小值為48.6kN,峰值載荷同小載荷的比值達到了2.20,而45°引發角的峰值載荷只有83kN,橡塑管載荷小值為61.1kN,峰值載荷同小載荷的比值為1.36。因此,在初始引發過程,從引37引發角對碳纖維/環氧復合材料圓管件軸向壓潰性能的影響對壓潰曲線的波動幅度來看,博山給水設備45°引發角的波動幅度小,15°次之,60°差。從峰值載荷的出現位置來看,15°和45°引發角的試件,峰值載荷出現在壓潰距離到達大截面面積之前,即在倒角部分就到達了結構的峰值載荷,而對于60°引發角,峰值載荷出現在壓潰進行到大截面面積之后。另外,從宏觀失效模式來看,15°和45°引發角的試件的失效模式是內壁發生明顯的分層折斷,而對于60°引發角,是發生明顯的外壁分層折斷。從試驗結果和宏觀失效形貌上,發現60°引發角引發的初始失效具有峰值載荷高,載荷降低幅度大,初始引發效果不理想。而15°引發角的引發距離過長,降低了結構的使用效率。45°引發角不僅峰值載荷適中,而且引發距離短,比較適合用來引發初始失效。
      
      曾經給出了引發角在初始引發過程的失效機理分析,在他的分析中,玻璃布/環氧圓管件主要發生了剪切破壞的初始失效方式,而在吸能管件的穩態失效階段,失效方式為典型的中間開花失效。
      
      本研究給出的T300碳纖維單向預浸帶增強的環氧結構件,其初始失效和宏觀失效方式均與Hull所介紹的不同。為了更進一步分析引發角對結構的初始失效的影響,針對T300碳纖維增強環氧樹脂復合材料初始失效結構進行了微觀結構分析。分別對于各組引發角的失效結構進行了到達峰值載荷的微觀結構以及穩態擴展過程的微觀結構光學顯微分析,并進行了失效機理討論。
      
      中國鋼管信息港營管部獲悉:由于圓管試件的厚度較薄,60°引發角的理論長度尺寸只有1.7mm,要小于15°引發角的11.2mm和45°引發角的3.0mm,所以導致60°引發角試件在初始失效過程中的接觸狀態同另外兩種明顯不同。
      
      (1)復合材料圓管件軸向壓漬試驗中,從引發效率角度考慮,要求引發距離小,對結構削弱程度低,材料的失效引發過程平穩,峰值載荷和小載荷比值接近于1,在此條件下,45°引發角相對于15°和60°引發角更為理想。
      
      (2)從結構的微觀機理分析得出,引發角同樣影響到了結構穩態擴展的失效方式,對結構的穩態吸能也有很大影響。
      
      (3)T300碳纖維增強環氧樹脂復合材料圓管件軸向壓漬試驗中,15°引發角和45°引發角導致的穩態失效方式分別為中間主裂紋擴展和均布裂紋擴展,由于涉及到了復雜的應力狀態和失效方式,具體原因還不明確,需要進一步研究。
      
      如何保證結構失效能夠穩定而逐步發生,失效引發機制的設計非常重要。理想的引發機制,要求其尺寸小,盡量減少對結構整體性能的削弱。要求盡量減少結構的峰值載荷,使得平均載荷和峰值載荷盡量一致。對于圓管結構,一般在結構的末端開出一定角度的倒角作為引發機制。對玻璃布/環氧復合材料圓管的初始壓潰過程進行了分析,得到了非常有意義的結果和分析。
      
      本研究考察了一組碳纖維/環氧單向預浸料復合材料水環羅茨機組的初始失效過程。從不同的引發角出發,記錄了不同引發角下結構初始壓潰過程的數據曲線及壓潰形貌,陶瓷纖維紙并進行了微觀結構分析,對引發機制如何影響結構失效過程進行了分析。
      
      中國鋼管信息港營管部獲悉:試驗數據比較分析對圓管件軸向壓潰過程中采集的數據進行處理,在二維坐標軸上以X軸表示壓潰距離,以Y軸表示壓縮載荷,得到了不同圓管試件的壓潰力-位移曲線。
      
      可以看出,各組試驗件的壓潰過程中都出現了一個峰值壓潰載荷,而隨峰值壓潰載荷之后,緊接著出現了一個由于承載能力降低造成的小載荷值。在曲線上可以找到該峰值載荷和小載荷的值及其所對應的壓潰距離。為了衡量不同引發機制對結構的初始引發峰值載荷和小載荷的影響,引入峰值載荷同小載荷的比率:=Fmax/Fmin。
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