如何优化层厚度以增强打印效果？

图7.16　管道爆破压力与增强层厚度关系

增强层的厚度会直接影响管道的抗内压性能，一方面增加增强层厚度能直接增强管道的抗内压性能，另一方面增加增强层厚度后会使增强层中钢带内沿径向（厚度方向）的应力分布梯度增大，从而增加应力集中效应影响的显著性。图7.16显示了带有两层和四层增强层的管道爆破压力随增强层厚度的变化趋势，两种管道分别采用不考虑应力集中效应解法和考虑应力集中效应解法计算爆破压力。增强层厚度为0.5～1.5 mm，由图可见带有四层增强层的管道爆破压力约为带有两层增强层管道的1.7～2.3倍，且随着增强层厚度增加，管道爆破压力大约呈现线性增加趋势。采用不考虑应力集中效应的方法计算的管道爆破应力总体上稍大于采用本章中方法计算所得的爆破压力，但是两者之间的差距会随着增强层厚度变大而逐渐变大，例如增强层厚度为0.5 mm时，采用两种方法计算的两层增强层管道的爆破压力几乎相同（20.7 MPa/21.4 MPa）；而当增强层厚度上升到1.5 mm时，两者之间的差距达到2.3 MPa（57.7 MPa/60.06 MPa）。该差距在四层增强层管道中表现得更大，如增强层厚度为1.5 mm时，采用经典弹性力学方法和本章方法计算的爆破压力差值达到12 MPa（105 MPa/117 MPa）。(www.xing528.com)

由以上参数敏感性分析可知，当采取减小管道径厚比、增加增强层厚度等措施时，本章计算方法给出的爆破压力值与不考虑应力集中效应解法给出的爆破应力值之差会变大，反之则两者差距会缩小。由于增加增强层厚度本质上仍属于减小管道径厚比，这说明管道与接头结合部位的应力集中效应的强弱与管道的径厚比呈反比关系。当管道径厚比减小时（减小管径、增加增强层厚度或增加增强层层数），应力集中效应增强，反之减弱。这种现象的原因是由于本章中引入“等效压力”参数的计算方法需考虑增强层内外表面的压力差，当管道径厚比变大时，对应增强层内外表面的压差会减小，从而导致采用本方法计算的接头与管道的结合处增强层的径向位移变小，即应力集中效应减弱。