"多接缝"立体管状非织造物复合材料结构设计原理的研究

A new structure of the "several seam" stereo tubular nowoven composite was suggested against the insufficiency of the lower bearing pressure property of the "single seam" stereo tubular nowoven composite, and its theory of structure design was researched. Firstly, under the different structures, the relationship between the inner structure and the distributing of the stress and the strain was found by the finite element simulation technology, so the new structure of the "several seam" stereo tubular nowoven composite was established. Then the calculation method of the seaming number, the pipeline diameter, the thickness, the intensity and the elasticity of the stereo tubular nowoven composite was established by the theoies of the material mechanics and hydromechanics, so it offered the theory for the structure design of the "several seam" stereo tubular nowoven composite. Lastly, the mechanics model of the most bearing pressure of the "several seam" stereo tubular nowoven composite and the breaking pressure experiment verified and tested the rationality of the above theory of the structure design, and updated the above calculation method. The research aims at the establishment of the new structure of the stereo tubular nowoven composite and its theory model of the structure design, so the theory basis can be offered to guide the design and manufacture of such stereo tubular nowoven composite, and improve its bearing pressure property.

本项目针对"单接缝"立体管状非织造物复合材料承压性能较低的不足，提出一种"多接缝"立体管状非织造物复合材料的新结构，并对其结构设计原理进行研究。首先在不同结构下，利用有限元模拟技术得到立体管状非织造物复合材料内部结构与应力应变分布的关系,建立"多接缝"立体管状非织造物复合材料的新结构。然后利用材料力学、流体力学相关理论，建立立体管状非织造物复合材料的接缝个数、管径、厚度、强度及承压弹性的计算方法，从而为"多接缝"立体管状非织造物复合材料的结构设计提供原理方法。最后，通过建立"多接缝"立体管状非织造物复合材料最大承载压强的力学模型和承压过程中破裂压强实验来验证上述结构设计原理的合理性，并对计算方法进行修正。本研究旨在通过理论并结合实验研究来确立"多接缝"立体管状非织造物复合材料新结构及其结构设计的理论模型，最终为设计和制造此类立体管状非织造物复合材料和提高其承压性能提供理论依据。

采用管状非织造物增强复合材料作内衬管修复地下管道，此技术不需要全面开挖路面，避免了交通受阻、环境破坏等施工问题，而且修复效率高。. 本项目针对“单接缝”立体管状非织造物复合材料承压性能较低的不足，提出一种“多接缝”立体管状非织造物复合材料的新结构，并对其结构设计原理进行研究。采用加筋增强、热熔覆膜、缝合成管、接缝处膜焊接等成型新方法，制备不同结构的立体管状非织造物复合材料。建立了立体管状非织造物复合材料翻衬过程中应力应变的有限元动态模型，有限元分析结果表明，管状非织造物增强复合材料在翻转时，翻转的头端，即轴向长度20cm之内，应力不稳定，是应力集中的地方，应力值约为翻衬后稳定值的50倍，因此在翻转头端最容易发生管状非织造物增强复合材料的破裂，应力值稳定后，环向应力约为轴向应力的二倍，径向应力基本与翻衬压力相同，有限元分析结果对材料结构设计具有指导意义。利用材料力学、流体力学相关理论，建立立体管状非织造物复合材料的接缝个数、管径、厚度、强度及承压弹性的计算方法，从而为“多接缝”立体管状非织造物复合材料的结构设计提供原理方法。通过复合材料表面及断裂界面研究方法对复合材料进行了研究，结果表明，混杂天然苎麻纤维的非织造物比纯涤纶非织造物具有更好的树脂浸透性能，在实际施工中可以减少管道内壁塌陷的可能性。以最大应力强度准则和最大变形能强度准则为理论基础，研究“多接缝”管状非织造物复合材料破裂压强的影响因素与规律，建立破裂压强的数学模型，并结合爆破试验对结构设计中的计算方法进行修正。.本研究通过理论并结合实验研究确立了“多接缝”立体管状非织造物复合材料新结构及其结构设计的理论模型，最终为设计和制造此类立体管状非织造物复合材料和提高其承压性能提供了理论依据。