纖維纏繞增強復(fù)合管外壓及組合荷載下的屈曲性能研究.pdf

1、增強熱塑性管(RTP管)是一種纖維纏繞增強復(fù)合管，它作為海洋油氣管道具有很多突出的優(yōu)點，推廣其海上應(yīng)用具有重大的現(xiàn)實意義。相對于較為成熟的鋼管而言，RTP管在海洋環(huán)境下更容易出現(xiàn)屈曲失穩(wěn)問題，因而目前以陸上使用為主。目前RTP在海洋管道領(lǐng)域的研究尚不深入，其海洋應(yīng)用還有較大擴展空間。本文的主要內(nèi)容包括：
　　 (1)RTP管外壓實驗。通過RTP管靜水外壓實驗得到了其在靜水外壓下的破壞模式和外壓承載力；同時根據(jù)國標(biāo)GB-T1040

2、-2006《塑料拉伸性能的測定》對原材料進行了拉伸實驗，得到了原材料PE的性能數(shù)據(jù)。
　　 (2)RTP管屈曲理論和增強層等效簡化。結(jié)合非線性環(huán)理論，考慮了一階剪切變形的影響和屈曲前變形影響，提出了管道在靜水外壓和彎曲外壓組合荷載下的屈曲分析理論。結(jié)合“回字形”模型對管道截面增強層進行等效處理，給出RTP管增強層的等效方法。
　　 (3)有限元模型建立。通過嵌入Truss單元的實體模型模擬一段RTP管道，建立了RTP管在

3、外壓和彎曲外壓組合荷載下的屈曲失穩(wěn)分析模型。分析了管道在上述荷載下的屈曲特性并與理論計算的結(jié)果進行對比。
　　 (4)參數(shù)分析。通過理論計算對影響RTP外壓承載力的參數(shù)，如初始缺陷、徑厚比、剪切變形、屈曲前變形進行了分析。通過理論計算對影響RTP彎曲外壓組合荷載下承載力的參數(shù)，如初始曲率、初始靜水壓力、荷載比例、加載路徑進行了分析。
　　 (5)RTP管外壓承載力簡化計算公式。通過理論計算方法對不同幾何尺寸、不同初始缺陷