鋼骨架增強塑料復(fù)合管道的力學(xué)性能分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、目前,對鋼骨架增強塑料復(fù)合管道的市場需求不斷增加;與此同時,對其工作性能的要求也在不斷提高。因此,深入研究管道設(shè)計中的力學(xué)性能分析與優(yōu)化問題,可以為解決實際問題尋求理論指導(dǎo),不僅關(guān)系到管道系統(tǒng)使用安全,而且直接影響生產(chǎn)成本,因而得到廣泛地重視。
　　本論文利用有限元法和有限元分析軟件ANSYS對兩種結(jié)構(gòu)的鋼骨架增強塑料復(fù)合管道進行數(shù)值仿真,建立其數(shù)學(xué)模型及有限元模型,在不同條件下,針對管道特定的力學(xué)特性進行分析并完成了管道的結(jié)構(gòu)優(yōu)

2、化設(shè)計。
　　首先,對復(fù)合管道或復(fù)合材料制成的管狀結(jié)構(gòu)的強度、變形,破壞機理等力學(xué)性能的研究進展進行綜述,對鋼骨架增強塑料復(fù)合管道的結(jié)構(gòu)特點、性能進行了分析。
　　其次,研究了鋼骨架增強塑料復(fù)合管道在內(nèi)壓和水錘載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變分布情況,分析不同管道參數(shù)和約束方式對計算結(jié)果的影響,理論分析與數(shù)值計算對比表明,有限元能較好并且直觀地預(yù)測復(fù)合管道受力變形情況,建立的復(fù)合管道參數(shù)化有限元模型合理并且精準。
　　然后,分析了

3、溫度對鋼骨架增強塑料復(fù)合管道力學(xué)性能的影響,在ANSYS軟件中利用間接分析法對復(fù)合管道進行熱-應(yīng)力分析,得出在不同溫度下管道的溫度場分布圖,觀察受力變形情況,根據(jù)得到的管道自由膨脹的熱伸長,計算出了線膨脹系數(shù)。
　　最后,結(jié)合APDL語言完成了鋼骨架增強塑料復(fù)合管道的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。以抽象出的管道特征參數(shù)作為設(shè)計變量,以最大變形量和最大等效應(yīng)力作為狀態(tài)變量,以體積最小為目標函數(shù)對復(fù)合管道進行參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化結(jié)果為開發(fā)新型管道提供了理