1　前　言

　　由于玻璃钢是各向异性材料，其剪切性能，特别是层间剪切性能特别低。玻璃钢材料在进行弯曲试验时，材料同时承受拉压应力和剪切应力。由于玻璃钢材料的剪切强度低，因此，在进行弯曲试验时，对试样尺寸有一定要求，如试样长度L的应为试样厚度h的二十倍，其弯曲支距应为厚度h的十六倍[1]。若拉挤成型的玻璃钢，则／h≥24[2]。对于单向碳纤维增强的复合材料，则要求／h≥32[3]。我们平时进行玻璃钢／复合材料管子弯曲试验时，要求管子支距与管外径之比／D≥32[4-5]。对于玻璃钢电缆保护管(导管)，其直径多数在(100~250)mm范围，按／D≥32要求，其支距要求≥3200mm。通常的万能试验机和弯曲试验机，很难达到此支距。在电缆保护管的实际使用中，有支承作用的管枕，其间距往往为1米。因此，在进行玻璃钢电缆保护管弯曲试验时，可以统一支距为1米，这样便于各类管子的弯曲强度比较，但由此测得的弯曲强度，并不表示材料的弯曲强度，只是代表管子弯曲的综合强度特性。要求管子材料的弯曲强度，对于轴向，按文献[1]取样，并进行试验；若要求测试管子周向弯曲强度，应按文献[6]、[7]进行管子压扁试验，经计算得管子周向弯曲强度。

2　电缆导管弯曲试验方法

　　玻璃钢电缆导管的试样长度L为(1000+2D)mm，至少为1200mm。支距为1000mm。
　　进行三点弯曲试验，二支座和加载压头的形状如图1所示。二加载或支承刀口夹角为120°，材料为木材，它与管子接触面上垫上橡胶板。橡胶板的硬度为邵氏A55±8，厚度为(8~15)mm。
　　试验试样数量，每种规格为3根。

　　管子试样放置在两支座的橡胶板上，开动试验机，加上加载压头，施加一定初压力，约为破坏载荷的3％～5％，在需要测挠曲变形时，安装好有关测试仪表仪器。再以0.2kN／S～0.5kN／S的均匀速度施加载荷直到破坏，若没有自动记录的电脑时，应以5％～8％的破坏载荷分级施加载荷，做好记录。
　　按通常的试验方法测量试样的有关尺寸。测量管壁厚度，至少应测互为垂直方向的四个点。

3　弯曲强度计算方法

　　(1)管子弯曲强度按式(1)计算：

式中：σ_f――管子弯曲强度，MPa；
　　　P_B――试样破坏载荷，N；
　　　――试样支距，mm；
　　　D――管外径，mm；
　　　d――管内径，mm。
　　(2)弯曲试验中，管壁上的大剪切应力为：

式中：P_B――破坏载荷，N：
　　　d、D――管子内、外径，mm。
　　在需要测管弯曲挠曲变形时，要计算下列两个指标：
　　(3)弯曲挠度百分比按式(3)计算：

式中：S――管子挠度百分比，％；
　　　f_max――大载荷时管子当中的挠度，mm；
　　　――试样支距，mm。
　　(4)当要计算管子弯曲模量时，按式(4)计算，此公式的计算值，是管子的综合弹性模量，包含管子剪切变形的。若要测量管子材料的弯曲弹性模量，必须从管子取标准弯曲试样，按文献[1]进行测试。

式中：E_f――管子弯曲模量，MPa；
　　　P――线性载荷时，或30％PB时的载荷，N；
　　　――同式(1)
　　　f――试样中点，对应P时的挠度，mm；
　　　D、d――同式(1)

4　讨　论

　　对于普通玻璃钢／复合材料管子，包括航天上应用的碳纤维复合材料管子[4][5]，在进行管子弯曲试验时，均要在管子的加载处和两端支承处，在管子内加上一定长度的橄榄型的塞子，有金属材料，也可用玻璃钢或木材的。这样测出的管子弯曲性能与材料的拉、压、弯剪等性能相当，可以作材料性能指标。
　　对于电缆保护管，一方面在使用中仅有电缆，接近于能自由变形，另管直径都要大于100mm，较大，无法在万能试验机上按标准试样进行试验。因此，只能规定统一的1米支距进行三点弯曲试验。并尽量与实际使用情况相近，在加载、支座处加上垫板。若有条件，用与试验管子配合的管枕更好。在试验室里，为了适应不同规格的电缆保护管，采用夹角120°的垫板是合适、科学的。这样测出的弯曲性能，有实用价值，也可作设计部门的技术指标。我们正准备申请制订玻璃钢／复合材料管弯曲性能试验方法国标。

5　结　论

　　经我们长期对玻璃钢复合材料管子试验以及上述分析讨论，可以得出下列结论：
　　(1)对于如电缆导管这样的管子，进行弯曲试验所测得的弯曲强度、弹性模量，是一个综合性能指标，不是该管子材料的弯曲性能。
　　(2)对于夹砂的电缆导管，必须进行剪切强度计算。
　　(3)对于挠度，以与支距之比的百分数表示更合理，这可以与设计部门对挠度的要求相比较。
　　(4)对于小直径的玻璃钢复合材料管子，特别是用于航天航空的碳纤维复合材料管子，必须在加载及二支座处塞进橄榄型的塞子及合适的，／d比，以保证测得真实的管子弯曲性能。
　　(5)由于目前还没有复合材料管子弯曲试验方法，针对现有管子应用情况，非常需要有这样一个国标，有利于管子质量检验，提供设计部门有关性能数据。

参考文献

　　【1】GB／T 1449纤维增强塑料弯曲性能试验方法。
　　【2】GB／T 13096.2拉挤玻璃纤维增强塑料杆弯曲性能试验方法。
　　【3】GB／T 3356单向纤维增强塑料弯曲性能试验。
　　【4】周祝林等，碳纤维复合材料圆管性能研究，见：第十五届玻璃钢／复合材料学术年会论文集，北京，《玻璃钢，复合材料》编辑部，2003。
　　【5】周祝林等，碳纤维复合材料方管的性能研究，《玻璃钢／复合材料》，1998，N3：14。
　　【6】GB／T 5352纤维增强热固性能塑料管平行板外载性能试验方法。
　　【7】JC／T 988 电缆用玻璃钢保护管。