玻璃鋼電纜導管彎曲試驗 zund S3-1600-Decor foil台中雷射切割雕刻代工－李俊博焦點新聞熱搜

1　前　言

　　由于玻璃鋼是各向異性材料，其剪切性能，特別是層間剪切性能特別低。玻璃鋼材料在進行彎曲試驗時，材料同時承受拉壓應力和剪切應力。由于玻璃鋼材料的剪切強度低，因此，在進行彎曲試驗時，對試樣尺寸有一定要求，如試樣長度L的應為試樣厚度h的二十倍，其彎曲支距應為厚度h的十六倍[1]。若拉擠成型的玻璃鋼，則／h≥24[2]。對于單向碳纖維增強的復合材料，則要求／h≥32[3]。我們平時進行玻璃鋼／復合材料管子彎曲試驗時，要求管子支距與管外徑之比／D≥32[4-5]。對于玻璃鋼電纜保護管(導管)，其直徑多數在(100~250)mm范圍，按／D≥32要求，其支距要求≥3200mm。通常的萬能試驗機和彎曲試驗機，很難達到此支距。在電纜保護管的實際使用中，有支承作用的管枕，其間距往往為1米。因此，在進行玻璃鋼電纜保護管彎曲試驗時，可以統一支距為1米，這樣便于各類管子的彎曲強度比較，但由此測得的彎曲強度，并不表示材料的彎曲強度，只是代表管子彎曲的綜合強度特性。要求管子材料的彎曲強度，對于軸向，按文獻[1]取樣，并進行試驗；若要求測試管子周向彎曲強度，應按文獻[6]、[7]進行管子壓扁試驗，經計算得管子周向彎曲強度。

2　電纜導管彎曲試驗方法

　　玻璃鋼電纜導管的試樣長度L為(1000+2D)mm，至少為1200mm。支距為1000mm。
　　進行三點彎曲試驗，二支座和加載壓頭的形狀如圖1所示。二加載或支承刀口夾角為120°，材料為木材，它與管子接觸面上墊上橡膠板。橡膠板的硬度為邵氏A55±8，厚度為(8~15)mm。
　　試驗試樣數量，每種規格為3根。

　　管子試樣放置在兩支座的橡膠板上，開動試驗機，加上加載壓頭，施加一定初壓力，約為破壞載荷的3％～5％，在需要測撓曲變形時，安裝好有關測試儀表儀器。再以0.2kN／S～0.5kN／S的均勻速度施加載荷直到破壞，若沒有自動記錄的電腦時，應以5％～8％的破壞載荷分級施加載荷，做好記錄。
　　按通常的試驗方法測量試樣的有關尺寸。測量管壁厚度，至少應測互為垂直方向的四個點。

3　彎曲強度計算方法

　　(1)管子彎曲強度按式(1)計算：

式中：σ_f――管子彎曲強度，MPa；
　　　P_B――試樣破壞載荷，N；
　　　――試樣支距，mm；
　　　D――管外徑，mm；
　　　d――管內徑，mm。
　　(2)彎曲試驗中，管壁上的大剪切應力為：

式中：P_B――破壞載荷，N：
　　　d、D――管子內、外徑，mm。
　　在需要測管彎曲撓曲變形時，要計算下列兩個指標：
　　(3)彎曲撓度百分比按式(3)計算：

式中：S――管子撓度百分比，％；
　　　f_max――大載荷時管子當中的撓度，mm；
　　　――試樣支距，mm。
　　(4)當要計算管子彎曲模量時，按式(4)計算，此公式的計算值，是管子的綜合彈性模量，包含管子剪切變形的。若要測量管子材料的彎曲彈性模量，必須從管子取標準彎曲試樣，按文獻[1]進行測試。

式中：E_f――管子彎曲模量，MPa；
　　　P――線性載荷時，或30％PB時的載荷，N；
　　　――同式(1)
　　　f――試樣中點，對應P時的撓度，mm；
　　　D、d――同式(1)

4　討　論

　　對于普通玻璃鋼／復合材料管子，包括航天上應用的碳纖維復合材料管子[4][5]，在進行管子彎曲試驗時，均要在管子的加載處和兩端支承處，在管子內加上一定長度的橄欖型的塞子，有金屬材料，也可用玻璃鋼或木材的。這樣測出的管子彎曲性能與材料的拉、壓、彎剪等性能相當，可以作材料性能指標。
　　對于電纜保護管，一方面在使用中僅有電纜，接近于能自由變形，另管直徑都要大于100mm，較大，無法在萬能試驗機上按標準試樣進行試驗。因此，只能規定統一的1米支距進行三點彎曲試驗。并盡量與實際使用情況相近，在加載、支座處加上墊板。若有條件，用與試驗管子配合的管枕更好。在試驗室里，為了適應不同規格的電纜保護管，采用夾角120°的墊板是合適、科學的。這樣測出的彎曲性能，有實用價值，也可作設計部門的技術指標。我們正準備申請制訂玻璃鋼／復合材料管彎曲性能試驗方法國標。

5　結　論

　　經我們長期對玻璃鋼復合材料管子試驗以及上述分析討論，可以得出下列結論：
　　(1)對于如電纜導管這樣的管子，進行彎曲試驗所測得的彎曲強度、彈性模量，是一個綜合性能指標，不是該管子材料的彎曲性能。
　　(2)對于夾砂的電纜導管，必須進行剪切強度計算。
　　(3)對于撓度，以與支距之比的百分數表示更合理，這可以與設計部門對撓度的要求相比較。
　　(4)對于小直徑的玻璃鋼復合材料管子，特別是用于航天航空的碳纖維復合材料管子，必須在加載及二支座處塞進橄欖型的塞子及合適的，／d比，以保證測得真實的管子彎曲性能。
　　(5)由于目前還沒有復合材料管子彎曲試驗方法，針對現有管子應用情況，非常需要有這樣一個國標，有利于管子質量檢驗，提供設計部門有關性能數據。

參考文獻

　　【1】GB／T 1449纖維增強塑料彎曲性能試驗方法。
　　【2】GB／T 13096.2拉擠玻璃纖維增強塑料桿彎曲性能試驗方法。
　　【3】GB／T 3356單向纖維增強塑料彎曲性能試驗。
　　【4】周祝林等，碳纖維復合材料圓管性能研究，見：第十五屆玻璃鋼／復合材料學術年會論文集，北京，《玻璃鋼，復合材料》編輯部，2003。
　　【5】周祝林等，碳纖維復合材料方管的性能研究，《玻璃鋼／復合材料》，1998，N3：14。
　　【6】GB／T 5352纖維增強熱固性能塑料管平行板外載性能試驗方法。
　　【7】JC／T 988 電纜用玻璃鋼保護管。

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