| 国际代码UDC621.642:678.07:620.162.4 标准号GB6058-85 标准发布单位国家标准局 标准发布日期1985-05-28发布 标准实施日期1986-03-01实施 附图图1本标准用于制备具有规定几何形状的纤维缠绕器试样，并在规定的条件下，进行内压试验， 以确定纤维缠绕压力容器的表观拉伸参数。 1方法概述 用两种芯模制备压力容器试样： 11砂芯模：试样是在包覆有橡胶内衬的砂芯模上绕制的。用水将砂芯模洗出，进行内 压试验。 12钢芯模：试样是在包覆有橡胶内衬，并钻有许多小孔的钢芯模上绕制的，固化后，同 芯模一起进行内压试验。 2试样 21试样几何形状和尺寸见纤维缠绕压力容器示意图。 22标准试样：平面缠绕时，极孔直径为40mm,筒身段长为100mm;螺旋缠绕时，极孔直径 为60mm，筒身段长为200毫米。 3设备 31缠绕机 缠绕机应能按要求进行环向缠绕和螺旋缠绕，或平面缠绕和环向缠绕。 32芯模 321砂芯模 砂芯模是一种水溶性芯模，其制备方法见附录A中A1。 322钢芯模 制造钢芯模可用不锈或普通钢，制备方法见附录A中A2。在进行内压试验时，钢芯模 留在容器内。芯模可重复使用。 33固化装置 固化装置应具有固化试样时所需的温度范围，并升温、恒温控制装置。固化温度偏差应 能控制在±5℃以内。 34试验设备 341内压试验系统应保证试验容器的加压速度在每分钟80～100kg/cm2。 342用压力表或压力传感器记录压力，应保证测压精度在±1%范围内。用应变片或引 伸计测量变形。 4试样的制备 41原材料贮存和条件处理 411纤维应贮存在干燥的地方。缠绕前按纤维种类进行有关处理。 412树脂及固化剂按厂房规定的条件存放，超过使用期时，不许使用。 42芯模处理 421砂芯模：清除芯模表面上的油污，涂脱模剂，包一层玻璃纸，包覆橡胶内衬。 43缠绕与固化 431在处理好的芯模上安好极孔嵌件(见附录A中A4)。将芯模装在缠绕机上，测量芯 模外径，准确到005mm,调整缠绕机。 432按规定的层数和规定的角度进行缠绕。湿法缠绕时，环境温度不得低于18℃，相 对湿度50～60%，缠绕张力为纤维断裂强度的5～8%。 433将绕制完成的试样，放入固化装置内，按规定的固化制度固化。固化过程中，试 样应不断地转动，防止流胶。如果固化设备没有转动装置，应在放入固化装置之前，用红外 加热装置或其它热源将绕好的容器转动加热至不流胶后，再进行固化。 434固化后，自然冷却至室温。将试样编号。用钢芯模制造的容器试样在拆除接轴之 后即可用于内压试验。砂芯模制造的容器试样，用低于80℃的热水，将砂芯模洗出，即可用 作内压试验。 5内压试验 51对试样进行外观检查。 52需要测应变是，粘好应变片。 53按GB1446《纤维增强塑料性能试验方法总则》的规定进行状态调节。 54将容器与内压试验系统和记录装置连接，调准加压速度，称加初压10kgf/cm2；检查 和调整试验装置，使其处于正常工作状态，卸压。 55按规定的速度加压。记录压力和所对应的应变，直至容器破坏。记录破坏压力及破坏 情况。 56每组试样不少于5个。 6强度计算 压力容器的环向和纵向纤维强度以网格理论为基础进行计算。理论的基本假定： ①在内压容器中，只有纤维承受外载荷作用，而基体的承载能力忽略不计。 ②纤维只承受轴向载荷，每根纤维的承载能力相同。 61计算 611环向纤维的强度按式(1)计算： PR σfe=———(2-tg2α)………………………………………………(1) 2tGθ β tGθ=————×10-5×γθ…………………………………………(2) ρf 式中：σf——环向纤维强度，kgf/cm2(MPa)； P——破坏压力，kgf/cm2； R——壳体的中半径，cm； α——缠绕角度，度； tGθ——壳体中，环向纤维的厚度，cm； γθ——环向缠绕单位宽度粗纱股数，1/cm； β——粗纱号数，g/km; ρf——纤维密度，g/cm3。 注：1MPa=1N/mn2≈10.2kgf/cm2 612纵向纤维强度按式(3)计算： PR σfα=—————…………………………………………………………(3) 2×tGα·cos2 β tGα=————×10-5×γα………………………………………………(4) ρf 式中：σfα——纵向纤维强度，kgf/cm2(MPa); fGα——壳体中，纵向纤维的厚度，cm; γa——纵向缠绕单位宽度粗纱股数，1/cm。 其余符号意义同式(1)、式(2)。 613环向复合强度按式(5)、式(6)计算： PR σfθ=—————…………………………………………………………(5) tc tGθ tGα tc=————…………………………………………………………………(4) Vf 式中：σcθ——环向复合强度，kgf/cm2(MPa); tc——壳体圆筒段计算厚度，cm; Vf——纤维体积含量，%。 其余符号意义同式(1)、式(3)。 614纵向复合强度按式(7)计算： PR σcα=—————…………………………………………………………(7) 2tc 式中：σcα——纵向复合强度，kgf/cm2(MPa); 其余符号意义同式(1)、式(5)。 615根据记录的P-δ曲线，绘制环向和纵向α—δ曲线，并取初始直线段计算相应的 弹性模量。 7试验结果 试验结果按GB1446规定。此外，还包括下列内容： a增强材料类型； b基体类型及固化制度； c筒体的尺寸及封头尺寸； d缠绕张力； e层次分布； f环向(纵向)缠绕单位宽度股数和环向(纵向)层数； g缠绕时的环境条件。 附录A 芯模、密封内衬、封头及极孔嵌件说明 (补充件) A1砂芯模 A11将洗净的细砂、聚乙烯醇(型号为D588)和水按下列比例混合： 砂：聚乙烯醇(PVA)：水=100：2：6～7 A12将混合物装填在模具(半个芯模)中，放入烘箱内升温至110℃，保持6h，将水 蒸发掉。 A13钢芯模用不锈钢或普通钢制成，并在芯模上钻孔，孔径为2mm，孔密度为0 44个/cm2。见图A2。 A3密封内衬 A31钢芯模和砂芯模在容器绕制前必须包覆密封内衬。内衬材料一般可采用J03胶 片和9621橡胶。当胶片厚度为03mm时，要包覆二层，厚度为06~1mm时，可包覆一层。 A4封头及极孔嵌年 本标准推荐的封头曲面为扁椭球曲面，其它封头面型式可按需要自行选取。封头曲面 及金属嵌件见图A3。 曲面坐标值 ———————————————————————————————————————— x013.518.722.528.030.031.733.234.4 y757065555045403530 ———————————————————————————————————————— 附加说明： 本标准由国家建筑材料工业局提出，由纤维增强塑料标准化分技术委员会归口。 本标准由国家建筑材料工业局哈尔滨玻璃钢研究所负责起草。 本标准主要起草人刘其贤、林国荣。 |
