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摘 要

本文介绍了玻璃钢管的种类及其特点。系统地介绍玻璃钢的特点和几种传统成型加工技术的特点及工艺过程。重点阐述湿法缠绕法的制备过程。根据设计要求选择缠绕用的树脂基体以及增强材料。阐述设计玻璃钢管壁厚的过程，并通过校核验证准确性。阐述了缠绕法的工艺过程，并根据玻璃钢管的结构要求计算工艺参数。根据数据通过CATIA绘制出产品外观。最终设计得到的玻璃钢管管径250mm，管壁厚8.1mm，内衬层厚度2.0mm，结构层厚度5.1mm，外表层厚度1.0mm。内衬层的原材料选择W2-4 酚醛环氧乙烯基酯树脂，SH-40表面毡，MC-300（G-104）（S-208）短切毡。结构层的原材料选择耐热型不饱和TM197树脂，CC11-240中碱无捻粗纱。外表层的原材料选择SH-40表面毡，196不饱和聚酯树脂。离地高度3.5m，支撑架距离：4000mm，输送介质：HCl和的高浓度混合液，比重：1.3g/cm³，常温输送，工作压力0.8MPa，安全系数取10。

关键词：缠绕法 玻璃钢 玻璃钢管 设计

。

The design of FRP pipe which use Filament winding process

Abstract

This paper describes the types and characteristics of FRP pipe. Introduce the characteristics of FRP pipe and Several characteristics of traditional molding techniques and processes Systematic. Focus on the preparation of wet winding method. According to design requirements to select resin matrix and a reinforcing material. Describes the design process of the glass pipe wall thickness, and checking to verify the accuracy. Describes the process of winding method, According to the structure and process parameters required to calculate the glass pipe. CATIA drawn by the appearance of the product according to the data. The final design was a glass pipe diameter of 250mm, wall thickness 8.1mm, lining thickness 2.0mm, structural layer thickness 2.1mm, Outer layer thickness 1.0mm . Inner liner materials selection W2-4 epoxy vinyl ester resin phenolic, SH-40 surface mat, MC-300 (G-104) (S-208) chopped strand mat. Selection of raw materials structure layer heat-resistant resin unsaturated TM197, CC11-240 alkali rovings. The outer surface of the raw material selection SH-40 surface mat, 196 unsaturated polyester resins.Ground clearance 3.5m, bracket distance: 4000mm, the transmission medium: Hydrochloric acid and sulphuric acid mixture of high concentration, specific gravity: 1.3g/cm3, delivery room temperature, working pressure 0.8MPa, a safety factor of 10.

Key Words: Filament winding process; Fiber Reinforced Plastics ; FRP pipe; Design

目录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1 玻璃钢的优点 1

1.2 纤维缠绕成型的特点 1

1.3 纤维缠绕成型的分类 1

1.4 热塑性树脂的特点 2

1.5 玻璃钢管的发展现状 2

1.6 总结 3

第二章 设计目的及流程 4

2.1 设计目的 4

2.2 工艺流程及原材料选择 4

2.2.1 工艺流程 4

2.2.2 原材料的选择 5

第三章 设计过程 9

3.1 管壁厚度的计算与校核 9

3.1.1 按环向强度计算管壁厚度 9

3.1.2 校核轴向强度 9

3.1.3 刚度校核 10

3.2 玻璃钢管成型工艺设计 11

3.3 玻璃钢管产品外观设计 12

第四章 结论与展望 14

4.1 结论 14

4.2 展望 14

参考文献 15

致谢 17

第一章 文献综述

玻璃钢是一种新型复合材料。玻璃钢既不是玻璃，也不是钢，它的基体是一种有机高分子树脂，用玻璃纤维增强。因为它具有玻璃般的透明性或半透明性，具有钢铁般的高强度而得名。

1.1玻璃钢的优点

玻璃钢有三大优点：一是玻璃钢的密度比较小，强度比较大，比钢铁结实，比铝轻，比重只有普通钢材的1/4~1/16，而强度却为钢的3~4倍；二是玻璃钢具有瞬间耐高温特性；三是具有良好的耐酸碱腐蚀特性及不具有磁性。玻璃钢具有上述许多优异的特性，因而它诞生半个多世纪以来，各种新产品日新月异，在各个领域中的应用与日俱增。由于其比重小而强度高，自然在航空工业领域备受青睐。

1.2纤维缠绕成型的特点

纤维缠绕成型是将连续的纤维浸渍树脂胶液后, 在张力作用下, 按一定的规律缠绕到芯模上, 固化成型具有一定形状的制品^[1]。纤维缠绕是玻璃钢生产中的一种重要成型工艺, 缠绕制品具有比强度高、耐腐蚀、成本低、质量好等优点,目前已在航天航空、石油化工、建筑环保、交通等领域得到了广泛的应用^[2]。由于其工艺性能的特定及质轻、高强度和抗阻尼等性能的优良被广泛应用于大型尾气输送管道轮船发动机传动轴以及各种航空航天的发动机罩、管材、压力容器等高性能特殊部件的制造^[7]。采用碳纤维缠绕成型技术制造的大型压缩天然气(CNG)气瓶，具有质量轻强度高疲劳强度好，耐腐蚀等特点，可以满足海洋油田天然气开发及天然气的陆上储运等领域的应用需求^[14]。缠绕成型可充分发挥复合材料组分材料的本性,并且纤维铺设方向准确,产品一般不需要机械加工,可避免因加工导致的损伤^[9]。

1.3纤维缠绕成型的分类

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