波形护栏的力学强度和刚度

发布者: 发布时间:2018/5/11 14:48:25 阅读:次 【字体:

热塑复合板主要用于制造公路波形护栏,需要负担能量吸收和非破断保护两种角色,通过变形来吸收碰撞能量,减轻对车辆和人员的伤害,改变车辆方向,最大限度地减少事故损失的同时,还要阻止车辆越出公路,不能破断。要想不破断并防止车辆越出路外,必然要求波形护栏http://www.cqjlhl.com/具有相当的力学强度和刚度,才能抵挡车辆的冲撞。而从保护乘客免受伤害或减轻伤害程度的角度考虑,希望波形护栏还要具有一定的柔韧性和缓冲性能。很显然,这两种功能要求是互相矛盾的。

热塑复合板的制造方法,包括以下步骤:

(1)、对连续输送的增强骨架表面弯曲进行整平处理、对增强骨架表面进行除油除锈处理;

(2)、接着对增强骨架进行加热处理,加热后对增强骨架表面涂覆粘合性树脂材料,固化后形成热塑材料层中的结合层;所述加热处理的温度为90°C110°C;所述结合层的厚度为0.10.25mm。

(3)将附着有结合层的增强骨架输送置于成型模具中,并将热塑材料多层共挤出或依次挤出包覆在结合层外形成缓冲层和防护层,制得板材;

(4)、将板材真空冷却定型或滚压冷却定型得到热塑复合板。

热塑复合板的设计要旨,就在于创造性地满足两种互相矛盾的功能要求。

热塑复合板采用增强骨架使得热塑复合板具有相当的力学强度和刚度,并且将增强骨架放置在热塑复合板的中心或偏置于相对远离作用过程的位置,增强骨架对复合板整体起到了支撑作用也使得复合板整体具有对抗碰撞的强度和刚度。而在增强骨架外采用了热塑材料层实现缓冲作用,并结合挤出成型结构和/或增强骨架的冷轧成型设计,在作用过程的初始阶段顺势逐步变形缓冲,在作用过程的变形结束阶段叠合抗冲击,使柔性和刚性在一个产品中创造性地在冲撞保护过程的不同阶段分别发挥其作用,制成的热塑复合板可以在纵向任意延伸,长度任意确定,能弯曲成卷,方便了运输和储存。较长的长度方便波形护栏的安装,减少波形护栏连接件的使用。也可以将很长的热塑复合板切断制成块。

热塑复合板的热塑材料层具有三层一体的复合结构,这种结构具有较高的优越性能首先,各层具有不同的功能,结合层的功能是用于将热塑材料层与增强骨架更好结合,使他们成为整体。

缓冲层的功能是通过其韧性和弹性进行缓冲,在外力冲撞后只发生形变,不产生破碎,以免产生大量飞溅的破片,引发二次事故,并结合挤出成型结构和/或增强骨架的冷轧成型设计,在作用过程的初始阶段顺势逐步变形,延长车辆与波形护栏的接触时间,降低冲击峰值,从而可以保护车辆的人员,减少损失和伤害。

防护层是整个复合板最外层结构,其主要功能是抗老化和耐磨,对其内部结构进行保护。其次,热塑材料层与增强骨架是一体复合结构,一体复合结构是指各层之间牢固附着在一起成为一个整体不分离。一体结构的形成是依靠材料之间的结合力。

结合层可在增强骨架表面上形成致密的、附着力强的一层结构,同时与缓冲层具有较好相容性,良好的相容性使得与增强骨架及中间的缓冲层均较强的结合能力,防护层与缓冲层也是具有良好相容性能,在制造过程中,热塑材料层与增强骨架之间采用多层共挤出或依次挤出包覆,并对增强骨架进行除油除锈等表面清洁和加热处理;各材料层之间的接合面不会因为结合力不足、表面杂质产生空隙,并可防止油脂加速制品的应力开裂,从而提高了热塑复合的可靠性和产品的使用寿命。

其剥离强度较高,弯曲和热胀冷缩后不会产生材料层之间的相对滑移,使其能充分发挥热塑复合材料的优点,在使用和安装过程中具有较高的强度和韧性。在制造和冷轧成型过程中,材料层之间不易分离,便于收卷和弯曲,方便了运输、储存和安装,并可对包含增强骨架的热塑复合板进行二次冲孔和冷轧成型,使产品增强骨架上的冲孔处连续包覆热塑材料层。热塑复合板各部分之间不分离成为一个整体,大大增强了热塑复合板抗冲击和缓冲能力,提高了产品的性能。解决了现有技术中塑钢材料相容性不好的问题。

热塑复合板增强骨架主要采用弹性模量、拉伸强度远远大于热塑材料的型材,型材可以采用金属型材或其他有机和无机增强型材,例如钢带、钢丝、聚酯纤维、玻璃纤维、碳纤维等,这种材料具有的优点:

一是可以提高热塑复合板的强度,在大弹性模量和高拉伸强度增强骨架的作用下,热塑复合板可轻易达到相当的力学强度和刚度。用于制造道路安全波形护栏时,可以抵挡车辆的冲撞,防止车辆越出路外。

二是同时具有甚至超出热塑材料结构护栏优良的抗冲击柔性,极强的防腐能力及适度的延长度方向的柔韧性等优点。

三是原材料的消耗量显著减少,与全塑料结构的波形护栏相比,其材料成本不到全塑料结构护栏的三分之一,消耗的热塑材料不到全塑波形护栏的五分之一,使热塑复合板在达到较好的柔性和高强度的同时,非常显著地节约了原材料。

四是在一个产品中创造性地满足了柔性和刚性两种互相矛盾的功能要求。在作用过程的初始阶段,通过热塑材料层较好的冲击柔性,结合热塑复合板的挤出成型结构和/或增强骨架的冷轧成型设计顺势逐步变形,实现缓冲作用,并能够通过挤出成型结构和/或增强骨架的顺势逐步变形倒伏避免护栏及其零部件刺穿车体,危及乘员。

在作用过程的变形结束阶段,通过增强骨架的变形叠加、以及热塑材料的阻尼作用,具有较高的抗冲击强度和减震功能,能够防止车辆穿越波形护栏或倾覆于护栏上。在作用过程的结束阶段,由于热塑材料的表面摩擦系数较小,并结合热塑复合板的较高强度和减震功能,以及长距离一次性敷设,还有利于失控车辆以较小的角度沿护栏顺势导出,回到行驶车道。美国“AASHT0桥梁波形护栏指导规范”(1988)把波形护栏与车辆间的摩擦系数Μ作为评价护波形护栏能否顺滑地改变失控车辆方向的重要指标。

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