本试验目的是测试玻纤增强柔性管的扭转能力，获得扭转刚度。扭转刚度与扭矩和扭转角有关，因此本试验应该得出扭矩和扭转角之间的关系。试验样管的规格参数见表21.1。
表21.1 试验样管规格
本试验的试验步骤如下：
（1）测试试验样本的长度并记录数据。
（2）使试验样本在室温下不小于2 h。
（3）在第二组、第三组试验样本上标注直线，轴线分别在0°、90°、180°、270°部分，记录试验结束后管道的变形情况。
（4）把样本放入扭转试验机并嵌入到固定接头中。
（5）用螺栓均匀稳定地卡住玻纤增强柔性管，防止试验中样本与试验机之间的相互滑移，把试验机表盘调整至0。
（6）将试验机的加载速度设置为0.18°/min，启动试验机。测试样本扭矩和扭转角，直至样本失效。
（7）记录扭矩和扭转角之间的关系，得到样本的失效角。
试验过程中，试验样管一端完全固定，一端施加扭矩，当扭矩施加于管端时，可以看到样管随着固定端一起扭动，表面渐渐形成轻微的凸起，不断发出玻纤被拉断的声音，最外层的PE出现往径向鼓出的现象，一小块区域出现麻花状。但是三组试验管出现的部位各不相同，具有一定的随机性，第一组试验扭转区域位于距离管端的1/4处，第二组试验扭转区域位于距离管端的2/5处，第三组试验扭转区域位于距离管端的1/5处。凸起的麻花状与管轴线成55°。三根样管在扭转机上加载变形情况如图21.1～图21.3所示。(www.xing528.com)
图21.1 样管1扭转试验
图21.2 样管2扭转试验
图21.3 样管3扭转试验
如图21.4、图21.5所示，为了判断玻纤增强柔性管扭转破坏的原因，在管道的扭转凸起处沿环向切下一段，以便于看清管道内部的变形情况，通过剥离最外层的PE层，可以看到最外层加强层的变形。如图所示，可以看到样管2的加强层之间出现了在径向相互分离的现象，并且最内层的PE也出现了弧状的变形。对于样管3，有两处加强层出现了层间在径向相互分离的现象，相互分离的位置具有随机性，最内层PE出现弧状变形。样管1破坏形式与样管2相似。通过剥开样管1的最外层PE可以发现，加强层的最外层玻纤与基体出现了轻微拉裂的裂纹，并且裂纹分布随机。
图21.4 样管2凸起处截面
图21.5 样管3凸起处截面
图21.6为三组试验的扭矩-扭转角关系曲线对比。在第一组试验中，当扭转角为0～0.335 rad时，扭矩随着扭转角的增大而增大；在0～0.046 rad时，曲线为一水平段；在0.042 0～0.335 rad时，曲线斜率保持稳定不变；当扭转角达到0.335 rad时，扭矩达到最大值2 342.899 N·m。在第二组试验中，当扭转角为0～0.323 rad时，扭矩同样随着扭转角增大而增大，斜率保持稳定不变；当扭转角达到0.323 rad时，扭矩达到最大值2 649.672 N·m；此后曲线扭矩快速下降。在第三组试验中，当扭转角为0～0.352 rad时，扭矩随着扭转角增大而增大，斜率保持稳定不变；当扭转角达到0.352 rad时，扭矩达到最大值2 777.439 N·m。三组试验的扭转角平均值为0.337 rad，扭矩平均值为2 590.003 N·m。最大扭矩与最小扭矩相差15.65%，最大扭转角与最小扭转角相差8.24%。三组试验最大扭矩不同的原因为扭转方向与最外层玻纤缠绕方向不一致，玻纤增强柔性管制作过程中每一层的玻纤根数存在差异，玻纤间距不同。三组试验的最大扭矩及最大扭矩对应的扭转角见表21.2。
图21.6 三组试验扭矩-扭转角关系对比
表21.2 三组试验对应的极限扭矩、极限扭转角
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