非粘合型撓性管局部結(jié)構(gòu)特性的計(jì)算研究.pdf

1、非粘合型撓性管因內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其局部結(jié)構(gòu)特性不僅與管道自身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),還在很大程度上受載荷條件和加載歷史的影響。本文研究目的:提出一種非粘合型撓性管局部結(jié)構(gòu)特性的近似計(jì)算方法。
　　 建立模型時(shí),采用分層、組合的建模方法。在分層建模分析時(shí):利用彈性薄壁筒模型模擬聚合物材質(zhì)的內(nèi)、外部水密層和耐磨層,并考慮各聚合物材料層的厚度變化；利用螺旋鋼帶模型模擬金屬材質(zhì)的骨架層、壓力鎧甲層和拉力鎧甲層,并考慮螺旋鋼帶自身的拉伸剛度、彎曲剛度

2、和扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)所在層剛度的貢獻(xiàn)。在組合建模分析時(shí)考慮了管道各層不同的徑向位移、管道各層之間可能產(chǎn)生的分離(即接觸條件的變化),并重點(diǎn)分析拉力鎧甲層中的鋼帶在管道彎曲變形時(shí)與相鄰層之間的摩擦滑移對(duì)剛度的影響,并將滑移過程分為開始滑移、部分滑移和完全滑移三個(gè)階段進(jìn)行討論。
　　 在具體剛度分析和建模計(jì)算時(shí),根據(jù)撓性管在軸對(duì)稱載荷(軸向載荷和徑向載荷)及彎曲載荷作用下發(fā)生變形的不同機(jī)理,本文采用的方法是:先計(jì)算管道在軸對(duì)稱載荷作用下的響

3、應(yīng),得到管道各層的變形量和管道內(nèi)部各層間的壓力分布,并作為管道發(fā)生彎曲變形的初始?jí)毫Ψ植紶顟B(tài)；然后,計(jì)算模型在施加循環(huán)彎曲載荷作用下滯后響應(yīng)。
　　 根據(jù)上述力學(xué)模型,本文建立了一套完整的計(jì)算分析非粘合型撓性管在軸向載荷、徑向載荷和循環(huán)彎曲載荷聯(lián)合作用下,截面抗拉剛度、抗壓剛度和彎曲剛度的近似方法。依此編寫了Matlab計(jì)算程序,并對(duì)一種內(nèi)直徑為63.2mm的非粘合型撓性管進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。程序結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比得到很好的吻合。