纖維纏繞工藝是復合材料中具特性的一種成型工藝方法，它的核心和重點是排紗技術，本次實驗課的訓練重點也是排紗，兼顧網格理論強度分析。纖維產然是一束纖維紗成扁帶狀排布，且連續不斷，因面在實驗安排上應與實驗1中絲束試驗和實驗12中NOL環試驗聯系在一起。
 一、實驗目的
1、了解纖維纏繞工藝的基本特點，熟悉纏繞規律并學會纏繞線型的調試方法；
2、觀察纖維在軸對稱模具上的分布狀態，結合網格理論的強度分析，加深對纖維纏繞件結構特點的認識；
3、通過纖維纏繞容器的內壓試驗操作，以實際數據校核網格理論的準確性。
二、實驗內容
1、軸對稱帶曲面封頭的纖維纏繞芯模制作；
2、按網格理論設計內壓數據和產然參數，根據纖維纏繞規律與成型調試進行實際纏繞工藝操作；
3、內胎制作和內壓爆破試驗。
三、實驗原理
   纖維纏繞式連續纖維復合材料的特殊成型工藝。纖維纏繞結構的形狀通常是軸對稱的封閉面主體形狀，連續纖維均勻地按一定規律地排布在芯模的表面上，樹脂固化后就形成一個復合材料殼。這種殼式結構包括管、罐、球等，通常它們都是耐內壓的結構，在內壓工作狀態下，所有殼體上的纖維都處于被拉伸的應力狀態，充分發揮了連續纖維復合材料的高抗拉強度的優點。所以說，纖維纏繞結構式能體現復合材料優點的一種復合材料制品。纖維纏繞成型工藝的重要性亦體現在此。
  采用水壓試驗直至纖維纏繞殼爆破，可觀察到結構形狀與結構強度薄弱點之間的關系。
   四、實驗儀器和器材[-page-]
  1、纖維纏繞機；
  2、芯模軸，形狀刮板，麻繩、石膏等；
  3、水壓力泵、乳膠片或囊、施壓連接頭和耐壓管等。
  纖維纏繞機的結構示意如圖8-1所示。它由四部分組成；主軸轉動部分帶動芯模轉動、沿芯模軸向螺旋纏繞部分、環向纏繞的絲杠傳動部分，這些都由齒輪A、B、C、D、Z1、Z2、Z3、Z4部分調節。水壓泵由進水閥、加壓泵活塞和計壓表、出水管等組成。電動泵和手搖泵基本原理一樣。

 

 

 

 

 

五、實驗步驟
  1、軸對稱曲面封頭的芯模制作
  （1）取一頭粗一頭細帶臺階式鋼鐵軸一根，表面涂上薄薄一層黃油。
   （2）根據事先預定的形狀、長度和直徑在崗州上繞上草（麻）繩，繞的方法要保證麻繩頭固定不散而又能在后續脫模工序中抽落下來，麻繩纏繞的厚度好使刮板間隙保證在10mm-20mm范圍。這樣刮石膏時不致很厚而使芯模質大，又不致石膏層很薄而使芯模經不起纏繞紗帶的張力而破碎。
   （3）如圖8-2所示，將形狀刮板固定在鋼軸的兩頭而能繞鋼軸旋轉，取半水石膏粉（即石膏粉）調入水盆中，迅速攪勻，不應有塊狀物面成稀稠糊泥狀，然后用勺將此石膏糊澆在麻繩上，同時不斷地轉動軸或刮板，使之形成一個表面光滑的軸對稱的帶曲面封頭的芯模。

 

 

 

 

 （4）石膏芯模需經晾干2-3天才能使用。[-page-]
2、纖維纏繞操作和線型調試
  （1）根據芯模的基本尺寸確定纏繞線型；已知的參數為芯模大直徑D、極孔直徑d、圓柱段長度L、兩頭的對稱曲面封頭的軸方向的封頭高Lt，選擇的纖維束紗片（或稱為粗紗）寬度b、纏繞容器的耐壓設計數p，分別按公式計算以下參數；

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)確定縱向層數和環向層數的層次序分配，要明確列出先后順序，并在操作中執行。[-page-]
（5）配制樹脂，裝好紗團，按列好的縱環先后次序開始纏繞，一直進行到全部纏完。
（6）觀察紗帶的排布情況，環向是按絲杠螺距寬度排紗，縱向是按速比微調△i排紗。
（7）纏繞完成后，將纏繞件加熱升溫固化，并不斷旋轉，以免流膠。注意芯模的熱容量以及潮濕等原因，要適當延長固化時間，否則，將會固化不完全。
（8）脫模。將鋼軸由小頭向粗頭方向敲出來，然后從軸孔將麻繩頭取出并抽出所有麻繩，后輕緩并小心將石膏殼弄碎并掏出來。纖維纏繞殼都比較薄，注意
別使殼受損。
3、內胎制作和水壓爆破試驗
（1）按芯模外形（也即纖維纏繞殼內腔形）尺寸用乳膠片剪裁并用橡膠水粘連成一個可用水密封的內胎，內胎具有一進水嘴，靠金屬接頭與高壓泵加壓水管相連接。
（2）將乳膠內胎從纏繞殼極孔放入殼內，擺正位置后將殼一極孔用金屬螺紋聯接件堵死，再將內胎裝滿自來水。
（3）將試驗件用鋼帶夾固定，以免內壓爆破時飛起造成損害。
（4）按圖8-3所以將試件與高壓泵加壓水管相連，注意密封不漏水。

（5）需要測纏繞殼變形的，此時可在試件上沾好應變片，并與應變儀相連。
（6）先加初壓1MPa,檢查和調整試驗裝置，使其處于正常狀態，卸壓，人員遠離試件。
（7）按GB6058-85規定，加壓速度為每分鐘8MPa-10MPa,直至纏繞殼破壞，記錄破壞壓力和破壞情況。
（8）按網格理論的基本假定；[-page-]
A、在內壓容器中，只有纖維承受載荷作用，而基體的承載能力忽略不計；
B、纖維只承受向載荷，且每根纖維束的承載能力相同。
對殼體設計強度進行校核并討論其差別。參照GB6058-85提供的強度計算公式。
環向纖維的強度按式（8-1）和（8-2）為：