纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管在內(nèi)壓作用下的力學(xué)行為研究.pdf

1、隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，能源消耗巨大，能源及時(shí)高效的供給決定我國(guó)經(jīng)濟(jì)能否健康可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。我國(guó)海上油氣田的開發(fā)為未來(lái)的能源供給提供了新的出路，海洋管道是海上油氣田的開發(fā)的重要組成部分。鋼管是使用歷史最長(zhǎng)最為廣泛的海洋油氣運(yùn)輸管道，但具有耐腐蝕性差、運(yùn)輸及安裝效率低、維修成本高的特點(diǎn)。纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管(RTP管)具有很強(qiáng)的耐腐蝕性、良好的柔韌性、便于運(yùn)輸和便于安裝的優(yōu)點(diǎn)，成為了海上油氣運(yùn)輸管道的新選擇。復(fù)合管由于其結(jié)構(gòu)及組成材

2、料的復(fù)雜和特殊性、以及海洋環(huán)境的復(fù)雜性，對(duì)復(fù)合管的設(shè)計(jì)、運(yùn)輸和正常工作方面的分析就尤為重要。
　　RTP管道以熱塑性材料為基體、芳綸纖維纏繞增強(qiáng)帶為增強(qiáng)層，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的材料性能使其力學(xué)表現(xiàn)較為特殊。本文考慮RTP管在使用過程中遭受因?yàn)檫\(yùn)輸油氣的短期壓力和壓力的長(zhǎng)期作用，工作環(huán)境中的管內(nèi)外溫度變化，對(duì)其做應(yīng)力應(yīng)變分析和爆破壓力分析。其主要工作有以下幾個(gè)方面:
　　(1)結(jié)合RTP管的構(gòu)成特點(diǎn)，簡(jiǎn)化為由內(nèi)層、外層和增強(qiáng)層

3、構(gòu)成的平面力學(xué)模型，對(duì)每層材料進(jìn)行簡(jiǎn)化;建立管道的平面應(yīng)力模型，利用數(shù)值方法分析管道受內(nèi)壓時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變及爆破壓力，并與ABAQUS分析結(jié)果對(duì)比。
　　(2)在前述所建立管道計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，考慮管道在溫度影響下受內(nèi)壓時(shí)，計(jì)算其的應(yīng)力應(yīng)變和爆破值變化規(guī)律。
　　(3)在前述所建立管道計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，使用已有文獻(xiàn)的材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮高密度聚乙烯的線性粘彈性，用數(shù)值方法和有限元方法分析管道的應(yīng)力應(yīng)變隨時(shí)間變化規(guī)律并對(duì)比兩者結(jié)果。