新型排水用轴向中空壁聚氯乙烯埋地管力学性能试验及数值分析

为了研究埋地轴向中空壁塑料排水管的变形与力学响应特性,以便充分利用材料与结构性能,基于模型箱试验,获得埋地管道受到土荷载、地面荷载和管土相互作用下管道及其管周土体的力学及其变形特性;基于ABAQUS有限元分析管截面在埋地外压、排水内压及两者组合作用下的应力和变形特性,建立管道的基本力学参数在砂箱试验与真实埋地条件下的换算关系,提出边界效应修正计算公式。研究结果表明:土柱法+分布角法适用于计算地面静荷载作用下埋地结构壁管道的管顶竖向压力,荷载扩散角宜取30°~35°;在地面静荷载作用下,管道径向变形计算方法中Spangler-Iowa公式偏保守,AWWA M23规范计算结果与试验结果较吻合,而考虑准永久值系数会导致变形计算结果偏小;在埋土外压作用下,管腰位置内壁易发生受压破坏;排水时,管顶位置内壁易发生受拉破坏;内外壁起主要承载作用,受力较大;中间筋主要起连接作用,受力时应力以中性轴为零点向两侧呈梯度增加;本文提出的边界效应修正计算公式是准确可行的。研究成果可为轴向中空壁塑料管等柔性埋地管道的结构设计、力学和损伤失效分析提供参考。

农业灌排一体化ABR管网系统的研发和数值模拟

【目的】设计一种适用于山东平原地区辣椒类旱田作物的农田灌排一体化ABR管网系统。【方法】采用试验测试、CFD数值模拟和试点应用的方法,开展了农田灌排一体化系统的管网优化布置和性能测试。【结果】①与单环和树状管网相比,双环等距管网布局能将系统内各灌排桩出水占比的离散系数从1.327降低至0.766,从而提高系统的供水平衡性;②单套管网系统适宜农田面积为1.5 hm2,且各灌排桩应采用50 m等间距布置;该设置下,各灌排桩灌溉出水口的流速为0.60~0.24 m/s,能够在12 h内完成农田灌溉;③系统的灌排桩单桩排水能力为28.8 m^(3)/h,足以确保在大暴雨期间农田内不会积水。【结论】该系统的实施能显著提高农田灌溉和抗洪排涝能力。

PVC-U轴向中空壁管挤出成型工艺优化与数值模拟

根据聚氯乙烯(PVC)混配料的黏度-温度特征,进行了500 mm管径的硬聚氯乙烯(PVC-U)轴向中空壁管的非等温挤出过程数值模拟,研究了温度对管材挤出过程的影响,优化了PVC-U轴向中空壁管的挤出工艺。研究结果表明:温度梯度对管材的挤出速度有较大影响,而温度对管材的压力降影响不大。在合流段、扩张段、压缩段、成型段和出口段温度分别为165、170、175、180、185℃时,管材的挤出压力和速度的均匀性达到最佳水平。对挤出工艺的加工温度进行优化设置后,生产的管材拉伸屈服强度为49.6 MPa、断裂伸长率为85.7%,环刚度为9.47 kN/m^(2),较优化前性能分别提高了46.7%、22.6%和20.5%。

基于改进YOLOX算法的给水管道内缺陷智能识别与定位

针对给水管道内缺陷难以快速实时自动化检测的问题,本文基于实际工程项目中采集到的管道缺陷数据集,通过增加注意力模块,得到改进后的新型YOLOX算法模型,从而提出了一种给水管道智能识别与定位方法。利用视频抽帧的方式制作数据集并进行算法模型的训练与预测。测试结果表明:①基于注意力机制的YOLOX算法模型可以达到平均94%的测试精度,均值平均精度达到84%,平均识别速度为16 m/s;②新模型与其他2种常用算法模型(YOLOV3和Fast R-CNN)的训练结果进行对比,其综合性能最好。本文所提出的算法模型同样可以应用于视频实时检测,为给水管道内缺陷智能识别定位提供了一种高效精确的检测技术和方法。

三种硬质PVC给水管材性能

对比分析了三种PVC给水管材PVC-U、PVC-M、PVC-UH的物理性能、力学性能、液压性能、最小要求强度,连接方式,系统适应性能.可以看出:PVC-UH管液压试验环应力要求最高,对原材料的最小要求强度有明确规定,而PVC-M对管材韧性要求高,PVC-M设计应力最高,PVC-U与PVC-UH设计应力相同明显低于PVC-M,PVC-UH管采用一体式钢骨架胶圈方便施工.

高性能聚氯乙烯轴向中空壁管道在城市排水工程中的应用

介绍了一种新型PVC-U轴向中空壁管材和系列连接件。结合国家标准《埋地排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)结构壁管道系统》(GB/T 18477.3-2019)的具体要求,详细分析了新型PVC-U轴向中空壁管的结构特点、物理力学性能、耐久性、管道系统密封性、经济性能等。经过各类管道性能指标对比发现:轴向中空管材的全生命周期成本与钢筋混凝土管相比降低了60%~70%,具有良好的投资性价比,在城市市政排水工程中具有广阔的使用前景。PVC-U轴向中空壁管已经成功应用于深圳、惠州、保定、潍坊等地区的雨污分流改造工程中,并取得良好的使用效果。

DN1600大口径PVC给水管材的研制

针对DN1600大口径PVC给水管材的生产特性,考察了有机锡稳定剂、冲击改性剂、纳米碳酸钙的适宜用量,并对适宜的加工温度和转速进行了研究,制得的产品达到GB/T 10002.1—2006《给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》和《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)的要求。

高性能PVC-UH 给水管的开发和应用

本文从配混料、挤出塑化、模具成型三个方面介绍了PVC-UH管材生产技术,分析了现有配套PVC连接件、管材在工程应用中的优势、弊端及PVC-UH管材的综合性价比等几个涉及管材应用的关键问题,在此基础上提出了技术发展方向。

丙烯酸酯共混聚氯乙烯(ABR)管低温力学性能研究

为探究丙烯酸酯共混聚氯乙烯管(ABR)低温环境下的力学性能和使用性能,试验对ABR、高性能硬聚氯乙烯管(PVC-UH)和PN1.0 MPa型号的硬聚氯乙烯(PVC-U)管进行了多种温度条件下的压扁性能和拉伸性能测试,并对3种管道在5℃环境中的偏角密封性能进行了试验研究。同时,基于测试和试验结果建立了低温下的ABR管偏角密封性数值模型。试验和模拟的研究结果表明:低温条件下,ABR管的力学性能优于PVC-UH和PVC-U管,丙烯酸酯(ACR)改性剂的混入显著提高了ABR管低温下的压扁、拉伸和抗渗漏性能。在5℃的环境中,ABR管材的屈服强度为57.1 MPa,弹性模量为3679.3 MPa,断裂伸长率为71.5%,环刚度为22.67 kN/m^(2),环柔性良好。同时,在5℃的环境中,ABR管线接口处在0.4 MPa静液压和8°偏角位移的作用下依旧能保持密封性。