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钢丝缠绕增强塑料复合管是一种全新的钢塑复合管。它以高强度钢丝倾角错绕成型的网状骨架为增强体,以热塑性塑料(PE)为基体,并用高性能粘结树脂将钢丝网骨架与内外层塑料(PE)紧密地连接在一起。这种独特的结构,使得钢丝缠绕增强塑料复合管既集钢、塑两种管材的优点于一体,又克服了衬塑复合管钢塑界面结合力差的缺陷,具有十分优越的综合性能,应用前景十分广阔。 然而关于钢丝缠绕增强塑料复合管的研究,目前大多停留在制造、安装及应用等方面,对其力学性能的研究还处于起步阶段,尚未见国内外有文献报导。为此,本文首次系统地研究了钢丝缠绕增强塑料复合管的力学响应特性,主要工作有: (1)采用力平衡法推导出了这种复合管的短期爆破压力计算公式。二十种型号复合管的常温下短期爆破压力试验研究表明,所推导的公式具有较高的计算精度,相对误差在-11.9%～7.4%以内,可较好预测钢丝缠绕增强塑料复合管的短期爆破压力。 (2)对钢丝缠绕增强塑料复合管应变、剥离强度、临界失稳压力、不同温度下的失效形式等进行了试验研究。结果表明,与相同规格尺寸的PE管相比,其短期爆破压力、环刚度和临界失稳压力分别提高了129%、19%和57%;在内压作用下这种复合管有韧性破坏和过度变形两种失效模式,温度低于45℃时为韧性破坏,温度高于45℃时为过度变形;复合管的蠕变曲线包括减速和恒速两个阶段;在相同压力下仅受径向内压作用时这种复合管的径向膨胀率明显高于径向轴向同时受力时的径向膨胀率;复合管剥离强度的平均值为30.53N/mm,粘结面的破坏类型主要为混合破坏。 (3)在长期静液压强度试验基础上,利用标准回归法对钢丝缠绕增强塑料复合管所能承受的静液压能力和长期使用寿命进行了分析和预测。预测结果表明,该种管材在温度20℃、内压1.6MPa下,其使用寿命可达50年以上。此外,在试验范围内,长期静液压力预测下限的回归曲线上没有脆性破坏阶段,证明该管材基本不会发生快速开裂。