摘 要

玻璃钢管道具有很多优良性能，在给排水行业得到广泛应用。作为埋地结构，其设计使用年限为50年，但由于它是一种玻璃纤维增强复合材料，因此其性能随时间的增加会降低，在具体设计时必须采用长期性能指标进行设计。本论文主要内容涉及三方面：（1）长期性能基本理论研究（2）标准试验方法研究（3）加速蠕变试验方法研究。

本论文根据已有的玻璃钢管道长期性能的基本理论知识，对其长期性能试验方法进行了分析，指出其中存在的问题及可能的解决方案，初步建立一套可行的长期性能试验方法的设想，对玻璃钢管道结构长期使用的安全可靠性具有重大意义。

研究成果表明：标准试验方法耗时长、可行性低，而加速试验方法虽然缩短了试验周期，但是成本高，造成试验记录的长期性能数据少，得到的结果不完善。因此，若将两者结合起来，在一定程度上将会弥补这些不足，使结果更加可靠。

关键词：玻璃钢管道；长期性能；标准试验；加速蠕变

Abstract

GFRP pipes have a lot of excellent performance and are widely used in water supply and drainage industries . As a buried structure, its design service life is 50 years. because it is a kind of glass fiber reinforced composite material, so its performance will decrease with the increase of time, it must be used with the long-term performance indicators for the specific design. Therefore, the main content of this paper involves three aspects: (1) Study on the basic theory of long-term performance (2)Study on standard test methods (3) Research on accelerated creep test methods.

In this paper, according to the existing theoretical knowledge of the long-term performance of GFRP pipes, analyzed the long-term performance test methods, and then pointed out the existing problems and possible solutions, finally established a tentative idea of a set of feasible long-term performance test method. It is of great significance for GFRP pipes structure to use long-term with safety and reliability.

Research results show that the standard test method is time-consuming and low feasibility, the accelerated test method although shorten the test period, but the cost is high, resulting in less long-term performance records of test data, and the result obtained is not perfect. Therefore, if the combination of the two, to a certain extent, will make up for these deficiencies, so that the results are more reliable.

Key words：GFRP pipe；long-term performance；the standard test； accelerated creep

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题的背景及意义 1

1.1.1 课题背景 1

1.1.2 意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容及目标 2

1.3.1 基本内容 2

1.3.2 目标 2

1.4 本章小结 3

第2章 长期性能基本理论研究 4

2.1 理论知识 4

2.1.1 蠕变特性 4

2.1.2 应力松弛 5

2.2 理论研究 6

2.2.1 Maxwell模型 6

2.2.2 Kelvin-Voigt模型 6

2.2.3 标准线性固体模型 7

2.3 本章小结 8

第3章 标准试验方法研究 9

3.1 液体静压试验 9

3.2 挠曲状态下耐化学腐蚀性试验 10

3.3 长期弯曲应变试验 11

3.4 三种标准试验方法的缺点和不足 12

3.5 本章小结 12

第4章 加速蠕变试验方法研究 13

4.1 基于时温等效原理的加速蠕变试验方法 13

4.1.1 时温等效原理 13

4.1.2 时间-温度-应力等效原理 14

4.1.3 试验结果 15

4.2 基于短时应力松弛的加速蠕变试验方法 15

4.2.1 短时应力松弛试验 15

4.2.2 松弛-蠕变转化 16

4.2.3 试验结果 16

4.3本章小结 17

第5章 总结与展望 18

5.1 总结 18

5.2 展望 18

参考文献 20

致 谢 22

第1章 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.1.1 课题背景

20世纪40年代，由于航空工业迅速发展，因此产生了复合材料^[1,2]。复合材料是指将两种或两种以上不同材料，通过物理或化学等方法组成具有新性能的材料，其综合性能优于原组成材料，以满足各种不同的需求。复合材料由基体材料和增强材料组成，其性能主要取决于基体的性能、增强材料的性能以及基体与增强材料之间的界面性能。

玻璃纤维用树脂加以固化后就得到一种强度很高的复合材料——玻璃纤维增强复合材料（GFRP）。随着社会经济的迅速发展，玻璃纤维增强复合材料由于具有比强度高、比模量高，性能可设计和易于整体成型等优异性，已成为建筑、交通、化工、冶金等行业必不可少的原材料，其研究和发展应用也日益受到重视^[3]。玻璃钢管道作为一类主要的纤维增强复合材料，以其耐腐蚀、材质轻、内表面光滑、水力特性好等优点广泛应用于石油化工行业、排水工程、核电工程等领域^[4,5]。

1.1.2 意义