多向纤维缠绕玻璃钢管的纤维体积分数

       以跑道形纱线截面形状的假设为基础，从细观几何角度出发，建立了多向纤维缠绕玻璃钢管纤维体积分数的数学模型。由该模型可知，纤维体积分数与纱线宽度、纱线厚度、纤维缠绕循环数、螺旋缠绕角、缠绕初始半径以及纱线间隙有关，而与管长度无关。以4个采用相同原材料、不同缠绕参数缠绕而成的玻璃钢管为样品，分别计算了纤维体积分数的理论值和实际值，结果显示，二者基本符合，证明该模型是可用的，但仍存在一定的差别，最后对引起理论值偏大的原因进行了分析，主要是模型假设的理想化与气泡等的影响。

       纤维体积分数是纤维增强复合材料的重要结构参数。直接影响复合材料制品的最终性能。多向纤维缠绕复合材料是螺旋缠绕、环向缠绕和0°缠绕形成的一种复合材料，这种缠绕模式有利于提高制品轴向的力学性能，达到宏观上的近似各向同性。目前，尽管研究多向纤维缠绕管的文献较多，但是对纤维缠绕制件的纤维体积分数进行研究的并不多。Cohen D讨论了纤维缠绕容器中纤维体积分数与强度的关系；Banerjel A开发了一个有关热固性基体圆柱的湿法缠绕的纤维运动模型。其中纤维体积分数的数据由图像分析技术获得；Zha,o Liyang
等则以有限元模型为基础。计算了不同工艺条件下的纤维体积分数。而在对制件进行细观结构研究的报道中，将预制件的内部编织纱线f纤
维束）的横截面假设为一等效椭圆形：将纱线截面假设为圆形]则假定纱线在织物中被压成矩形截面。本文将纱线截面假设为跑道形，这与实际中观察到的纱线形状比较接近。

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