预成型织物缠绕复合材料管道的研究

摘要

玻璃钢管具有重量轻、强度高、安装方便和耐化学腐蚀等一系列的优点，广泛应用在石油、化工、城市给排水等领域。传统玻璃钢管采用纤维缠绕、预浸布卷制等方法成型，存在生产不连续、效率低等问题。本课题提出了一种采用预成型织物连续缠绕成型复合材料管道的方法。预成型织物采用仿型织造技术织造，在改造的普通织机上完成，设备投资费用低，生产效率高。
　　 为了设计可以连续缠绕成型复合材料管道的预成型织物，根据圆直管制品的轮廓形状，获得了预成型织物的形状，采用网格化获得可实际织造的织物结构，织物所用经纱的长度不等长，建立了经纱长度之间的关系。
　　 采用仿型织造技术，通过对普通织机的卷取机构和送经机构等进行改造，制织圆直管预成型织物。分析影响织物成型的因素和变化规律，在织造过程中对预成型织物进行成型控制。采用手糊成型法，确立了圆直管预成型织物的复合成型工艺，最终获得复合材料圆直管制品。
　　 依据ISO9969的试验方法，使用Instron3369万能强力机对三种不同组织织物成型的圆直管进行环刚度测试，结果表明：织物组织对环刚度有一定的影响，通过试验获得纬重平圆管环刚度最大，平纹次之，斜纹最小。
　　 板材拉伸试验结果表明，纬向拼接三层试样最大载荷约为单层试样最大载荷的2倍，表明三层拼接试样的接缝处实际只有两层织物，最大载荷决定于无接缝的这两层织物。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 玻璃钢管道概述

1.2.1 玻璃钢管道的特点

1.2.2 玻璃钢管道的应用

1.2.3 玻璃钢管道的制造方法

1.3 回转体复合材料预制件的制造技术

1.3.1 平面织造法

1.3.2 缝合法

1.3.3 立体织造法

1.3.4 仿型织造法

1.3.5 四种成型方法的比较

1.4 本课题主要研究内容

第二章 圆直管道缠绕用预成型织物的设计

2.1 圆直管道预成型织物的设计原理

2.2 圆直管道预成型织物设计

2.2.1 纤维材料选择

2.2.2 圆直管道预成型织物的结构设计

2.3 本章小结

第三章 圆直管预成型织物的织造及成型控制

3.1 圆直管预成型织物的织造原理

3.2 织机改造

3.3 圆直管道预成型织物的织造

3.3.1 管道预成型织物织造设计

3.3.2 织物参数设计及上机图

3.3.3 织物的织造

3.4 预成型织物的成型控制

3.4.1 卷取辊形状对织物成型的影响

3.4.2 纬纱密度对织物成型的影响

3.4.3 织物组织对织物成型的影响

3.4.4 织口距离对织物成型的影响

3.4.5 经纱张力对织物成型的影响

3.5 本章小结

第四章 预成型织物缠绕成型圆直管复合材料

4.1 圆直管道的缠绕工艺设计

4.1.1 管道壁厚设计

4.1.2 管道缠绕角设计

4.1.3 管道缠绕张力设计

4.2 手糊成型工艺介绍

4.3 圆直管道的复合成型

4.3.1 试验方案

4.3.2 圆直管的成型工艺

4.3.3 结果及分析

4.4 本章小结

第五章 复合材料圆直管道的力学性能

5.1 环向压缩性能试验及分析

5.1.1 管材管件环刚度定义和标准

5.1.2 环刚度的影响因素

5.1.3 环向压缩性能试验

5.1.4 试验结果与分析

5.2 拉伸性能试验及分析

5.2.1 拉伸性能的影响因素

5.2.2 拉伸性能试验

5.2.3 试验结果与分析

第六章 结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢