玻璃钢作为一种新兴的复合材料,因其结构的复杂性,设计理论还牌完善、研究阶段,常用的设计方法有:
(一)等代设计:是在结构物形状、荷载,使用条件都不变的条件下,用玻璃钢代替其它材料,沿用惯用材料的设计方法,参照玻璃钢自身的特点,作强度和刚度替换的设计方法。在玻璃钢开发初期,等代设计起到了开拓性作用,因简化的理论,使得设计方法简化,通过实践也证实,等代设计是一个有效的设计方法。
(二)网格理论:实际上是简单的薄膜理论,它基于如下假设:
1、纤维是连续的,纤维本身没有弯曲。
2、纤维只承受拉伸载荷,没有抵抗弯曲和剪切变形的能力。
3、不计树脂的承载能力,树脂的抗伸刚度为零,它只起固定纤维和传递应力的作用。通过上面的假设,使得内压容器结构设计变得非常简单,只需根据内压计算纤维用量,结合不同的工艺,配以适当的树脂含量,确定出容器壁厚。但网格理论不能解决壳体的弯曲和稳定问题。
(三)力学设计:根据玻璃钢的结构特点,建立其结构计算理论,一方面对材料进行复合设计,另一方面对应力进行各向异性分析。此法设计合理,但计算复杂,影响因素很多,各种数据资料还需不断积累完善。