BWFRP复合材料管道连续编织-缠绕-拉挤工艺的线型设计与验证

BWFRP复合材料管道因其优异的力学性能和耐腐蚀性在多个领域得到广泛应用。本文着重介绍了一种连续编织-缠绕-拉挤工艺，并通过分析拉挤前后管道的几何结构，深入探讨了编织层纱束与缠绕层纱束的线型变化关系，旨在为管道的线型设计提供理论依据。

编织与缠绕层纱束的线型变化分析

在BWFRP管道制造过程中，编织层纱束和缠绕层纱束的线型变化是核心要素。通过对比拉挤前后的几何结构，发现纱束在模具的作用下经历了重塑过程，以确保管道的整体性能和形状稳定。

线型设计要求

为满足管道各层纤维均匀受力的需求，线型设计应遵循以下原则：

确保纱束在拉挤过程中受力均匀，避免应力集中。

维持纱束间的良好接触与结合，以提高管道的整体刚度与强度。

考虑纱束的线型变化关系，以及管道在设计要求下的性能稳定性。

纱线线型的设计与优化

基于上述设计要求，我们为编织层纱束和缠绕层纱束分别设计了合理的线型。通过优化纱束的排列和角度，使纱束在拉挤过程中更好地适应模具的形状，从而实现均匀受力。

复合材料管道的试制与验证

根据设计的线型，我们试制了多种规格的BWFRP复合材料管道。通过对比分析理论纱束角度与实际测量值，发现编织角的误差小于缠绕角的误差，且两者均控制在1.5°以内，角度误差率均小于3%。随着管道厚度的增加，误差逐渐减小；管道直径越大，编织角与缠绕角越接近实际值。

此外，通过对管道试件进行超声波扫描，结果显示管道无明显缺陷，纱束间无明显细缝，这证明了设计的纱束线型变化是合理的。

本研究通过连续编织-缠绕-拉挤工艺的线型设计与优化，成功制备了性能优良的BWFRP复合材料管道。实验结果表明，该工艺能够确保管道各层纤维的均匀受力，提高管道的整体性能。设计的纱束线型变化合理，满足制品的设计要求。未来，我们将继续探索优化BWFRP复合材料管道的制造工艺，以提高生产效率、降低成本，并进一步研究不同材料组合对管道性能的影响，以满足更多领域的应用需求。