纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管在軸對(duì)稱荷載下的力學(xué)行為研究.pdf

1、管道運(yùn)輸是輸送石油和天然氣的主要方式，隨著我國加大對(duì)油氣資源的開發(fā)利用，管道在我國的使用將會(huì)繼續(xù)增加。纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管（RTP管）因其耐腐蝕、耐高壓、柔韌性好等優(yōu)良性能成為近年來油氣運(yùn)輸?shù)男逻x擇。RTP管由高性能增強(qiáng)纖維和熱塑性材料兩種材料復(fù)合而成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且RTP管在安裝和服役過程中會(huì)承受多種荷載，因此針對(duì)RTP管在不同荷載作用下的力學(xué)行為分析十分必要。
　　本文針對(duì)RTP管在軸對(duì)稱荷載作用下的力學(xué)行為采用理論方法和有限元

2、方法進(jìn)行研究，所涉及的軸對(duì)稱荷載包括:拉伸，內(nèi)壓，拉伸與內(nèi)壓組合荷載。所做工作主要包括以下方面：⑴借鑒光纜在拉扭荷載下的理論模型，提出了研究RTP管在三種軸對(duì)稱荷載下力學(xué)行為的理論方法。在該理論方法中對(duì)RTP管截面進(jìn)行了簡(jiǎn)化，考慮了材料非線性，分析了纏繞纖維變形、管道截面變形，利用勢(shì)能駐值原理建立平衡方程，并采用數(shù)值方法進(jìn)行求解。⑵利用ABAQUS有限元軟件建立模型，采用與理論方法一致的邊界條件和加載方式，分別模擬RTP管在三種軸對(duì)稱荷

3、載下的力學(xué)行為，通過有限元結(jié)果與理論結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證理論方法的有效性。⑶通過對(duì)影響RTP管性能的重要參數(shù)，如徑厚比、纏繞角度、纖維數(shù)量等進(jìn)行敏感性分析，可以得到不同參數(shù)對(duì)RTP管力學(xué)性能的影響。通過理論和有限元方法的分析計(jì)算，不但能得到RTP管的荷載位移曲線、截面變形等，而且能得到單根纏繞纖維的變化形態(tài)、應(yīng)力分布等，從而可以對(duì)RTP管中不同材料的工作機(jī)制有更深刻的了解。而針對(duì)重要的管道參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，可以把握影響管道性能的多方面因素