| 海洋玻纤增强热塑性柔性管的理论与数值分析 |
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| 引用本文： | 姚潞,王树青,何文涛,孟祥剑.海洋玻纤增强热塑性柔性管的理论与数值分析[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2020,50(6). |
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| 作者姓名： | 姚潞 王树青 何文涛 孟祥剑 |
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| 作者单位： | 中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室,山东青岛266100;中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室,山东青岛266100;中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室,山东青岛266100;中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室,山东青岛266100 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金;工信部柔性管项目;山东省泰山学者工程计划 |
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| 摘 要： | 近年来海洋复合柔性管道逐渐在海洋工程中崭露头角。相对于钢管,复合柔性管凭借其弯曲性能好、重量轻、抗腐蚀能力强等一系列优异的性能在油气开采领域不断受到青睐。本文研究对象为一种三层粘结型玻璃纤维增强的热塑性复合柔性管,该类型管道包含外保护层(高密度聚乙烯HDPE)、中间复合材料增强层以及内衬层(高密度聚乙烯HDPE)。研究内容主要基于三维弹性理论和复合材料层合板理论,建立了玻纤增强热塑性复合柔性管的理论计算模型,推导了复合柔性管在轴对称载荷作用下的平衡微分方程,主要分析了管体在内压载荷作用下的应力与变形规律,并将理论计算结果与ABAQUS数值模拟结果进行比较分析,结论表明理论计算与数值仿真结果具有较好的一致性。最后基于该理论模型,研究了内衬层(外保护层)与增强层相对厚度对柔性管应力和变形的影响规律,结果表明管道的增强层为主要承载构件,在增强层纤维方向的应力远大于其他方向的应力,随着增强层从内向外扩展,纤维方向的应力逐渐减小,且内衬层(外保护层)厚度对管道整体的力学性能几乎没有影响。
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| 关 键 词： | 玻纤增强柔性管 弹性理论 数值模拟 变形与应力 |
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