摘要：采用有限元分析軟件ANSYS對塑鋼纏繞排水管進行結構設計和環(huán)剛度驗證，通過理論計算和實測數(shù)據(jù)的 對比來驗證有限元法的有效性和準確性，為塑鋼纏繞排水管其他管徑和帶材截面的設計研發(fā)提供更為準確的設計
關鍵詞：塑鋼纏繞排水管；環(huán)剛度；有限元分析
以往，我國的埋地排水管基本上采用的是鑄鐵 管、混凝土管和鋼筋混凝土管等剛性管道系統(tǒng)。近半 個世紀以來，隨著高分子材料及高分子聚合技術的快 速發(fā)展，管道領域發(fā)生了重大變革，“以塑代鋼”成 為一種趨勢，國際上塑料埋地排水管已經(jīng)廣泛應用了 幾十年。由于塑料埋地排水管的獨特優(yōu)越性加上政府 的鼓勵和支持，近年來國內(nèi)應用市場迅速發(fā)展。深圳 華瀚管道科技有限公司（以下簡稱華瀚管道）是一 家專業(yè)從事給排水管道的研發(fā)、生產(chǎn)、銷w的高新技 術企業(yè)，塑鋼纏繞筲是華瀚管道產(chǎn)品中自主創(chuàng)新，擁 有自主知識產(chǎn)權的新型鋼塑復合重力m流符道產(chǎn)品， 已編制為閨家建設部《聚乙烯銦鋼纏繞排水管》行 業(yè)標準（CJ/T 270-2007)。該管道產(chǎn)品由鋼塑復合 的異型帶材經(jīng)螺旋纏繞焊接制成，該種鉀材具有耐腐 蝕、質lit輕、安裝簡便、通流W大、壽命長（50年） 等優(yōu)點，屬建設部推薦的環(huán)保型鉍色產(chǎn)品。
本文.結合杳限元分析軟件ANSYS對塑鋼纏繞排 水管進行設計分析，通過帶材規(guī)格的理論計算和實測 數(shù)據(jù)修正M限元模型，進而推導同系列不問管徑的環(huán)
剛度數(shù)值，以此作為現(xiàn)有管材外其他管徑纏繞管的設 計依據(jù)。借助有限元的優(yōu)化功能，在保證公司產(chǎn)品滿 足環(huán)剛度要求的前提下減少原材料的用量，提高產(chǎn)品 的性價比和更強的市場克爭優(yōu)勢。
圖丨塑鋼纏繞管異型帶材截面
2塑鋼纏繞管有限元計算
以國家建設部《聚乙烯塑鋼纏繞排水管》行業(yè) 標準CJ/T 270—2007為分析依據(jù)，本文分析以DN/ IN2_SN10為例。塑鋼纏繞管截面形式規(guī)則，有限 元建模時不做任何簡化，對鋼帶和PE分別建模并分 配不同的材料屬性，力求分析結果真實可靠。為提高 有限元模型的分網(wǎng)及求解速度要求，在保證計算精度 前提下，僅對纏繞管的一個螺距建模，有限元模型如 圖3所示。
方法求解分析模型DN/1N2000SN10的環(huán)剛度S。ISO 標準對于管材的環(huán)向剛度稱為環(huán)剛度，其物理意義是 一個管環(huán)斷面的剛度，可以用以下的公式計算：
從環(huán)剛度的f種分析結果（見表l)可知，有限 元分析結果與實測數(shù)值誤差僅有0. 106 kN/m2,遠比 理論計算結果的（1.1 kN/m2)接近實際。這是因為 理論計算時由于采用的簡化模型未考慮帶材螺距變化 的原因。為避免單一結果誤差，進行多組數(shù)據(jù)對比分 析，如下表2所示。
5結束語
本文采爪有限兀分析軟件ANUS對華瀚骨道的 塑鋼纏繞排水管進行環(huán)剛度設計，從分析結果與理論 計算和實測數(shù)值的對比可知，有限元分析方法能夠精 確地計算出纏繞管的環(huán)剛度數(shù)值和變形應力極限數(shù) 值，這為纏繞管的前期設計提供了一個更為準確和有 效的分析方法，將為其他異型結構管材的研發(fā)設計提 供便利。
