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2023-07-01
缠绕角度优化指南
【摘要】：当玻纤缠绕角大于55°时，玻纤增强柔性管达到最大扭矩时对应的扭转角大于0.340 rad。且在不同缠绕角的作用下，扭矩-扭转角的变形曲线都是先线性增大，当扭转角达到一定值时，扭矩达到最大，在此之后扭矩随着扭转角的增大而减小，最后维持一条水平直线，这与之前55°缠绕角的理论结果相一致。图21.16不同缠绕角对应的扭矩-扭转角关系图表21.6不同缠绕角对应的极限扭矩和扭转角
为了得到玻纤缠绕角对玻纤增强柔性管承受扭矩作用能力的影响，加快计算效率与速度，本节在Matlab程序中修改玻纤增强柔性管的缠绕角度，得出在扭矩作用下的扭矩-扭转角关系图。
从图21.16和表21.6可以看出，当缠绕角等于55°时，玻纤增强柔性管的抗扭能力达到最强，此时玻纤增强柔性管承受的扭矩值为2 400 N·m，扭转角为0.340 rad。当缠绕角为其他数值时，玻纤增强柔性管承受的最大扭矩均小于2 400 N·m，且当缠绕角小于55°时，玻纤增强柔性管达到最大扭矩时对应的扭转角小于0.340 rad。当玻纤缠绕角大于55°时，玻纤增强柔性管达到最大扭矩时对应的扭转角大于0.340 rad。玻纤缠绕角从25°增加到65°的过程中，曲线图前部分的斜率逐渐减小，即玻纤增强柔性管的扭转刚度随着缠绕角的增大而减小。且在不同缠绕角的作用下，扭矩-扭转角的变形曲线都是先线性增大，当扭转角达到一定值时，扭矩达到最大，在此之后扭矩随着扭转角的增大而减小，最后维持一条水平直线，这与之前55°缠绕角的理论结果相一致。由此证明，在设计制造玻纤增强柔性管时，玻纤缠绕角使用55°对于玻纤增强柔性管承受扭矩效果最为显著。
图21.16 不同缠绕角对应的扭矩-扭转角关系图
表21.6 不同缠绕角对应的极限扭矩和扭转角
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