鋼絲纏繞增強塑料複合管（簡體書）

《鋼絲纏繞增強塑料復合管》內容簡介：鋼絲纏繞增強塑料復合管是以熱塑性塑料高密度聚乙烯為基體，以高強度鋼絲傾角錯繞而成的網狀骨架為增強體，鋼絲與塑料之間采用高性能樹脂黏結而成的鋼塑復合結構，具有生產效率高、結構可設計性強、承載能力強、耐腐蝕性好、耐磨性優良、性價比高、質量輕和運輸安裝方便等優點，應用前景廣闊。
《鋼絲纏繞增強塑料復合管》分9章，系統地介紹了鋼絲纏繞增強塑料復合管用材料、力學響應特性、失效模式、壽命預測方法、設計方法、連接技術、制造工藝和性能檢測方法，學術性和實用性并重，既給出了建模過程和深入的理論分析，又附有大量實用的圖表和實例。
《鋼絲纏繞增強塑料復合管》可供從事管道研究、設計、制造、安裝、使用、檢驗、安全監察人員，以及高等學校相關專業師生參考。

鄭津洋，男，博士，浙江大學求是特聘教授，在纏繞式承壓設備、聚烯烴及其復合管道、氫能儲輸與安全、深冷容器、抗爆容器研究中取得多項原創性重要成果，承擔國家級課題15項，出版著作5部、教材4部、譯著2部，發表SCI、EI收錄論文67篇和150篇，獲省部級科技獎勵14項。

《鋼絲纏繞增強塑料復合管》由化學工業出版社出版。

鋼絲纏繞增強塑料復合管（以下簡稱PSP）是我國擁有自主知識產權的高新技術產品。它是以熱塑性塑料高密度聚乙烯為基體，以高強度鋼絲傾角錯繞而成的網狀骨架為增強體，鋼絲與塑料之間采用高性能樹脂黏結而成的鋼塑復合結構。PSP獨特的結構不僅使它集鋼管的高強度與塑料管的耐腐蝕性兩種優點于一體，還克服了金屬板骨架增強塑料復合管易脫層等缺陷。PSP生產效率高，結構可設計性強，并具有承載能力強、耐腐蝕性好、耐磨性優良、性價比高、質量輕和運輸安裝方便等優點。從21世紀初期問世至今，已在市政工程、民用建筑、醫藥化工、農業和煤化工等行業中廣泛應用，產生了顯著的社會效益和巨大的經濟效益。
在國家高技術研究發展計劃（863計劃）重點項目課題（2009AA044801）、國家科技支撐計劃項目課題（2006BAK02B01）、教育部新世紀優秀人才支持計劃（NCET040526）、教育部博士點專項科研基金（20050335065）、中國博士後科學基金資助項目（20090461356）、浙江省新世紀高等教育教學改革一類項目（yb09010）、溫州工業科技研究開發項目（G2004034）等項目和高壓過程裝備與安全教育部工程研究中心的持續資助下，經過近10年的努力，浙江大學求是特聘教授鄭津洋博士領銜的科技創新團隊對PSP力學響應特性、失效模式、壽命預測方法、連接技術等進行了系統深入的研究，解決了PSP設計、制造和檢驗中的若干關鍵問題。但研究成果散見于學位論文和國內外學術期刊論文，至今還沒有一本從材料性能、結構原理、設計理論到制造工藝，系統反映PSP研究成果的專著。從事管道設計、制造、安裝、使用、檢驗、安全監察和研究的各類人員，高等學校的高年級學生、研究生及教師，多年來一直盼望有這樣一本專著。為此，著者撰寫了本書，力圖在書中不僅闡明思路、介紹原理、展示效果，而且反映最新研究成果，以饗讀者。
全書共分9章，第1章為綜述部分，介紹PSP的研究進展和發展前景；第2章介紹PSP用材料及其性能；第3～第7章討論PSP的力學響應特性、失效機理、設計方法；第8章闡述PSP的生產工藝和性能檢測方法；第9章介紹PSP的常用連接方式。本書理論分析、數值模擬和試驗研究緊密結合，互相補充、互相印證，既給出了建模和分析推理過程，又附有大量實用的圖、表和實例。此外，本書還展現了復合管道技術的最新進展，以推動有關技術的工程應用。
本書是鄭津洋教授團隊有關PSP管研究成果的系統總結。為了反映復合管道的研究成果，在本書中收集了不少國內外公開發表的論文和資料。這些資料為本書的寫作提供了豐富的“食糧”和新鮮“血液”，使著者受益匪淺。對這些資料的作者，著者一并表示感謝。
鄭津洋教授的博士研究生李翔、施建峰，以及碩士研究生盧玉斌、林秀鋒、朱彥聰、高永建、郝宇杰、李雅嫻，在攻讀學位期間從不同角度研究了PSP的性能，為本書提供了許多寶貴的素材。馬津津、饒靜、師俊、鐘思嘉、侯東聖等在本書圖表加工、校對方面付出了辛勤勞動。本書撰寫過程中，得到浙江大學求是講座教授王玉明院士、蘇義腦院士，合肥通用機械研究院院長陳學東教授的悉心指導，得到浙江省過程裝備與安全重點科技創新團隊陳志平、葉篤毅、徐平、劉鵬飛、趙永志、楊健、馬利、葉建軍，煌盛集團有限公司邵泰清、邵漢增、李廣忠、陳德福、何小蓮、蔣自群、董華章，以及慶發實業有限公司的陳賢朋的熱情支持與幫助。著者在此也一并表示感謝。
限于著者水平，雖經努力，書中恐仍有不妥甚至錯誤之處，敬請讀者批評指正。
著者
2011年10月于求是園

1 緒論
1.1 概述
1.1.1 管道的發展
1.1.2 復合管的發展動態
1.1.3 復合管的分類、結構與特點
1.1.4 復合管力學行為研究現狀
1.2 鋼絲纏繞增強塑料復合管
1.2.1 基本結構
1.2.2 基本特性
1.2.3 應用領域
1.2.4 研究進展
1.2.5 發展前景
參考文獻

2 鋼絲纏繞增強塑料復合管用材料
2.1 鋼絲
2.1.1 品種和性能
2.1.2 性能要求
2.2 高密度聚乙烯
2.2.1 等級與命名
2.2.2 性能要求
2.2.3 測試方法
2.3 黏結材料
2.3.1 黏結原理
2.3.2 性能要求
2.3.3 測試方法及破壞類型
參考文獻

3 鋼絲纏繞增強塑料復合管彈性特性
3.1 基本假設和模型簡化
3.2 單層板彈性系數
3.2.1 回形模型法
3.2.2 串并聯模型
3.2.3 HalpinTsai經驗公式
3.2.4 不同模型的分析比較
3.3 單層板任意方向的彈性特性
3.4 復合層彈性特性
3.5 PSP整體彈性特性
3.5.1 內外層柔度及剛度矩陣
3.5.2 整體彈性特性分析
3.5.3 鋼絲纏繞角度對管材剛度的影響
參考文獻

4 鋼絲纏繞增強塑料復合管的應力和強度
4.1 PSP應力分析
4.1.1 彈性應力分析
4.1.2 黏彈性應力分析
4.1.3 試驗研究
4.2 爆破壓力預測
4.2.1 理論模型
4.2.2 爆破試驗
4.2.3 分析與討論
參考文獻

5 鋼絲纏繞增強塑料復合管的穩定性
5.1 短時穩定性
5.1.1 理論模型
5.1.2 有限元分析
5.1.3 試驗研究
5.1.4 結果分析與討論
5.2 長時穩定性
5.2.1 理論模型
5.2.2 試驗研究
5.2.3 結果分析與討論
參考文獻

6 鋼絲纏繞增強塑料復合管的端部鼓脹失效分析
6.1 PSP端部鋼絲拔脫模型
6.1.1 基本假設
6.1.2 端部界面應力分布
6.1.3 鋼絲拉拔力學模型
6.1.4 實際鋼絲拔脫過程
6.2 鋼塑界面的拉伸剝離性能
6.2.1 材料與試樣
6.2.2 測試方法與測試裝置
6.2.3 界面剝離試驗過程
6.2.4 結果分析與討論
6.3 鋼塑界面拉拔性能
6.3.1 材料與試樣
6.3.2 測試方法與測試裝置
6.3.3 鋼絲拉拔試驗過程
6.3.4 試驗結果分析
6.4 端部鼓脹失效分析
6.4.1 失效機理分析
6.4.2 鼓脹失效的影響因素
參考文獻

7 鋼絲纏繞增強塑料復合管設計
7.1 PE管設計
7.1.1 標準化結構設計方法
7.1.2 內壓承載能力的確定
7.2 PSP的設計
7.2.1 失效模式
7.2.2 設計準則
7.2.3 設計方法
7.2.4 設計實例
7.3 PSP的優化設計
7.3.1 優化概述
7.3.2 結構優化設計
參考文獻

8 鋼絲纏繞增強塑料復合管的制造與檢測
8.1 制造工藝
8.2 原材料性能檢測
8.2.1 鋼絲
8.2.2 基體材料
8.2.3 黏結材料
8.3 產品性能檢測
8.3.1 滲水試驗
8.3.2 耐壓試驗
8.3.3 長時性能檢測方法
參考文獻

9 鋼絲纏繞增強塑料復合管的連接
9.1 電熔連接
9.1.1 塑料熔接原理
9.1.2 電熔接頭
9.1.3 電熔管件
9.1.4 電熔焊接設備
9.1.5 焊接工藝
9.2 法蘭連接
9.2.1 塑料法蘭
9.2.2 鋼制法蘭
參考文獻

Lucian等把周期性微結構的彈性模型擴展到黏彈性的情況，得到了周期微結構模型黏彈性體松弛模量的解析表達式。Aboudi提出一胞元模型，得到封閉形式的解，并利用該模型研究單向纖維增強復合材料線性與非線性黏彈性力學性能。劉文輝等運用對應性原理，運用Burgers模型代表黏彈性基體材料，得到了時間域中纖維增強復合材料有效松弛模量和有效泊松比的表達式，并總結了基于細觀力學模型預測復合材料線黏彈性本構關系的方法。
聚合物與聚合物基復合材料的力學行為有明顯的溫度相關性。正是由于這種力學松弛的本質及隨溫度而變化的特性，使得聚合物與聚合物基復合材料的變形具有獨特的流變性。通常，在一定的溫度范圍內，溫度升高松弛時間縮短，同一個松弛現象既可以在較高的溫度、較短的受力時間後呈現，也可以在較低溫度、較長的受力時間上表現出來。這是因為在較低溫度下，分子運動的松弛時間較長，聚合物與聚合物基復合材料對外載作用的響應可能不易觀測，或經過較長時間才能觀測得到，若提高溫度，縮短其松弛時間，其力學響應特性在較短時間內便可觀察得到。移位因子可用來描述時間溫度等效關系，幾乎所有非晶態聚合物的移位因子與絕對溫度差都滿足Williams、Landel和Ferry提出的WLF方程[71,72]。與溫度作用相同，壓力、物理老化、濕度、輻射條件甚至損傷等都可改變材料的內稟時間，影響蠕變或松弛進程。