Способ расчета на прочность композитной электроизолирующей вставки для трубопроводных систем - page 12

при расчетном давлении p = 2pэ , где pэ — эксплуатационное давле - ние , равное 9,8 МПа [3, 6]. Предположим, что T = πR2
o p, что соответ- ствует одному из видов испытания вставки [3]. Композитная оболоч - ка изготовлена из стеклопластика на основе стеклоровинга РВМПН и
эпоксидного связующего ЭДТ-10. Толщина двойного спирального слоя
равна 1,2 мм. Жесткостные и прочностные характеристики стеклопла- стикового монослоя таковы: E1 = 50 ГПа, Е2 = 10 ГПа, G12 = 2 ГПа,
ν12 = 0,25, пределы прочности при растяжении вдоль и поперек воло - кон соответственно равны F+1 = 1500 МПа, F+2 = 30 МПа. Для стали
патрубков и кольцевых ребер примем такие значения : E = 200 ГПа,
ν = 0 ,3, предел текучести σ0, 2 ≈ 250 МПа, предел прочности σв =
= 450 МПа. Для конструкции ЭИВ, содержащей три кольцевых ребра, в процес- се намотки формируются четыре участка . В табл. 1 приведены основ - ные геометрические характеристики участков , а также характеристики
упругости многослойного КМ , рассчитанные для реализованной схемы
армирования . Характер изменения напряжений по длине ЭИВ, опреде- ленных по вычислительной программе в Mathcad с помощью формул
(19) и (23), показан на рис. 5. Как видно, основную нагрузку восприни- мает металлический патрубок, при этом эквивалентное напряжение не
превышает предела текучести. Напряжения в силовой оболочке срав - нительно невелики .
Таблица 1
Основные геометрические характеристики и характеристики упругостимногослойного КМ
№ участка h(i)
2 , мм li , мм E (i)
x , МПа E (i)
y , МПа ν(i)
xy
1 15,6 55 8163 13030 0,539
2 16,8 50 8053 13090 0,535
3 18,0 50 8839 15710 0,475
4 18,0 15 8839 15710 0,475
Результаты расчета напряжений в монослоях многослойного КМ
показывают, что напряжения, действующие вдоль волокон, существен- но меньше предела прочности F+1. Однако напряжения, ориентирован- ные в направлении поперек волокон, в некоторых монослоях превосхо- дят предел прочности F+2. Например , в силовой оболочке на четвертом
участке в монослоях с углами армирования ϕ = ±85◦ указанные на- пряжения достигают значения 31 МПа, что, согласно критерию макси- мальных напряжений свидетельствует о начале растрескивания поли - мерного связующего при заданной нагрузке . На рис. 6 приведен график
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н .Э. Баумана . Сер . “Машиностроение”. 2005. № 3 63