纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管鋪設(shè)中的非線性屈曲分析與研究.pdf

1、能源是人類社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展的重要資源，廣闊的海洋蘊(yùn)藏著豐富的資源，對(duì)海洋油氣資源的開發(fā)不斷受到關(guān)注。海底管道是海上油氣運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，目前絕大多數(shù)的海底管道均采用鋼管，但鋼管存在耐腐蝕性差、鋪設(shè)安裝及維修成本高等問題。纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管(RTP管)作為一種新型的復(fù)合管道，具有極強(qiáng)的耐腐蝕性、優(yōu)良的柔韌性、便于運(yùn)輸和安裝等優(yōu)點(diǎn)，成為海上油氣運(yùn)輸管道的新選擇。但因海洋工作環(huán)境的復(fù)雜性，對(duì)纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合管的設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、鋪設(shè)安裝及正常運(yùn)營(yíng)等

2、方面提出了更高的要求與挑戰(zhàn)。
　　 RTP管道是以熱塑性塑料為基體、纖維纏繞增強(qiáng)帶為增強(qiáng)層的復(fù)合管道，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和材料使其力學(xué)性能較為復(fù)雜。本文結(jié)合RTP管在盤卷運(yùn)輸、鋪設(shè)安裝等環(huán)節(jié)的情況，對(duì)管道在彎曲、彎曲和軸向拉力組合作用下的管道屈曲性能、管道海上安裝力學(xué)分析等問題進(jìn)行了深入的研究，其主要工作集中于以下幾個(gè)方面：
　　 (1)結(jié)合RTP管的構(gòu)成特征，將管道簡(jiǎn)化為由內(nèi)層、外層和增強(qiáng)層組成的力學(xué)模型，對(duì)各層材料提出簡(jiǎn)化

3、模型并進(jìn)行材料試驗(yàn)；基于非線性環(huán)理論，建立RTP管在彎曲、彎曲和軸向拉力組合作用下的屈曲理論，利用數(shù)值方法求解并編制計(jì)算程序。
　　 (2)設(shè)計(jì)RTP管的彎曲試驗(yàn)，測(cè)得彎曲荷載作用下管道的彎曲曲率，試驗(yàn)結(jié)果可為理論分析、有限元數(shù)值模擬等提供參考與驗(yàn)證數(shù)據(jù)。
　　 (3)利用有限元分析軟件ABAQUS，建立管道在彎曲、彎曲和軸向拉力組合作用下的三維有限元模型，并將分析結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)、理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
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