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復(fù)合材料的一個(gè)顯著特征是性能的可設(shè)計(jì)性，即通過(guò)基體組份體系的選擇到增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)復(fù)合材料性能的目的。纖維材料的方向與數(shù)量，可根據(jù)受力情況進(jìn)行調(diào)變，以最大程度提高結(jié)構(gòu)的承載能力。如纖維纏繞工藝中，纏繞角設(shè)計(jì)為54°44″，即可實(shí)現(xiàn)軸向與環(huán)向的等強(qiáng)度。如此設(shè)計(jì)的復(fù)合材料，因?yàn)槭歉鶕?jù)受力模型設(shè)計(jì)的，所以復(fù)合材料的力學(xué)性能具有各向異性的特點(diǎn)（金屬材料的力學(xué)性能呈現(xiàn)的是各向同性），如果對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行二次機(jī)械加工，如鉆孔、開(kāi)槽等等，所獲得的加工表面質(zhì)量就不盡如人意，主要表現(xiàn)在刃具的切削方向與纖維排布方向?qū)Ρ砻尜|(zhì)量的獲得有著直接的影響，所獲得的加工表面如果作為非功能面，則能滿足要求；如果將加工獲得的表面，例如將鉆削獲得的表面做密封面，在高壓狀態(tài)下（比如在1000psi壓力等級(jí)的時(shí)候），則密封面的表面質(zhì)量滿足不了功能上的要求。如何既能保持復(fù)合材料的高力學(xué)性能，又能獲得高質(zhì)量的密封表面呢？FRP/塑料復(fù)合管道的結(jié)構(gòu)原理為我們提供了很好的借鑒。FRP/塑料復(fù)合管道是利用塑料的高密封性、韌性、高質(zhì)量的表面狀態(tài)來(lái)做復(fù)合管的內(nèi)襯功能層，利用FRP材料的高比強(qiáng)度、高比模量及性能的可設(shè)計(jì)性來(lái)做復(fù)合管的結(jié)構(gòu)承載層。由此獲得的FRP/塑料復(fù)合管，其高質(zhì)量的表面、高密封性這部分功能由塑料內(nèi)襯層來(lái)承擔(dān)，所需的強(qiáng)度、剛度這部分功能由FRP結(jié)構(gòu)承載層來(lái)承擔(dān)，兩種材料在性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，將彼此性能上的長(zhǎng)處充分發(fā)揮出來(lái)。塑料內(nèi)襯層的拉伸強(qiáng)度一般為20-55MPa，遠(yuǎn)低于FRP拉伸強(qiáng)度150-350MPa，設(shè)計(jì)時(shí)將全部的應(yīng)力由FRP結(jié)構(gòu)層來(lái)承擔(dān)，塑料內(nèi)襯層的強(qiáng)度忽略不計(jì)，管道內(nèi)載荷由塑料內(nèi)襯層傳遞到FRP結(jié)構(gòu)層，塑料的韌性好，還能起到一定的阻尼作用。
我公司生產(chǎn)的側(cè)聯(lián)壓力膜殼的側(cè)水口密封面在設(shè)計(jì)上就借鑒了FRP/塑料復(fù)合管道的設(shè)計(jì)原理。側(cè)開(kāi)口密封面的獲得就是根據(jù)復(fù)合管道的結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)的，內(nèi)壓是由內(nèi)襯層傳遞到結(jié)構(gòu)層。內(nèi)襯層的強(qiáng)度從理論上講，在內(nèi)襯層不失穩(wěn)的前提下（因內(nèi)襯層較薄，只有2mm左右壁厚，所以不存在失穩(wěn)的問(wèn)題），只要內(nèi)襯層的彈性模量大于橡膠密封圈的彈性模量，即能滿足功能上的需求。事實(shí)上橡膠的彈性模量通常為0.0078GPa,塑料的彈性模量通常為2GPa，塑料的彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橡膠的彈性模量,所以結(jié)構(gòu)的可靠性是不存在問(wèn)題的。通過(guò)在側(cè)聯(lián)壓力膜殼側(cè)水口密封面引入塑料內(nèi)襯層，有效解決了因FRP機(jī)加工表面質(zhì)量不佳而影響產(chǎn)品密封性能的課題。
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