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钢材和其他均质材料的性能已广为人知,因而作为建材得到了广泛的应用。 上世纪初制定的管道和压力容器规范(参考文献1)坚定了人们在管道中使用钢材等均质材料的信心。 Markl等人在1940年代和1950年代的研究逐渐形成了现在所用的管道应力方法,并根据工业行业的不同形成了多样性的管道规范。数字计算机的问世,以及随着它一起出现的第一个管道应力软件(参考文献2)进一步加强了人们在关键应用中使用钢管的信心。 20世纪80年代,电脑的广泛普及,相关管道应力分析软件连同培训、技术支持和可用文献的普及,几乎使所有工程师都能进行应力分析。 总之,百来年的经验积累和日益进步的技术让今天的工程师对钢管等金属管道的定义、设计和分析充满信心。

然而,玻璃钢 (FRP)等复合管道材料的情况却并非如此。 玻璃钢是1950年代刚刚开发出来的材料,直到十几年前玻璃钢的应力才逐渐推广开来(参考文献3)。 虽然不乏致力于相关工作的玻璃钢供应商,但玻璃钢的应力分析经验有限。大多数供应商对其元件进行了大量的应力试验,包括水压和循环压力测试、单轴拉伸和压缩试验、抗弯试验和组合加载试验。问题原因在于非均质材料的应力分析历来比较困难,同时又缺乏相应的经验。首先,非均质材料的性能和失效模式非常复杂,目前还没有完全掌握,导致分析方法不精确,也对最佳分析方法缺乏共识。由于缺乏共识,迟迟不能对分析方法进行简化、标准化,并融入举世公认的管道规范,BS7159《独立工厂或工地用玻璃钢管道系统设计和施工规范》及UKOOA《玻璃钢管道海上使用规范与推荐操作规程》是两大例外。其次,玻璃钢等复合材料具有正交各向异性性能,无法使用针对晶体结构均质、各向同性材料开发的管道应力分析算法。 因此由于缺乏普遍接受的分析程序,人们一般不愿意在关键应用中使用玻璃钢管道。

玻璃钢管件应力分析需查看多个等级。这些等级或级别称为微观级-极小级-宏观级(MMM),依据“MMM”原则进行等级分析(参考文献4)