鋼絲纏繞增強塑料復(fù)合管外壓失穩(wěn)研究.pdf

1、鋼絲纏繞增強塑料復(fù)合管(以下簡稱復(fù)合管)是一種以高強度鋼絲左右螺旋纏繞成型的網(wǎng)狀骨架為增強體,以高密度聚乙烯(HDPE)為基體,并用高性能的粘接樹脂層將鋼絲網(wǎng)骨架與內(nèi)外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起的新型復(fù)合管道.該復(fù)合管具有強度高、耐腐蝕、綜合性能優(yōu)異等優(yōu)點,在石油化工、市政工程、食品醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景. 復(fù)合管在埋地、海底和真空工況下,由于外壓載荷作用可能發(fā)生失穩(wěn)導(dǎo)致管路失效,因此在強度分析的基礎(chǔ)上開展復(fù)合管結(jié)構(gòu)穩(wěn)

2、定性研究具有重要的意義.在溫州市科技計劃重大項目《鋼絲纏繞增強塑料(PE)復(fù)合管結(jié)構(gòu)力學(xué)模型研究和優(yōu)化設(shè)計軟件的開發(fā)應(yīng)用》(G2004034)支持下,本文從理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究三個方面對鋼絲纏繞增強塑料復(fù)合管的外壓穩(wěn)定性問題進行了較為系統(tǒng)深入的研究.主要研究內(nèi)容包括: (1)建立復(fù)合管臨界壓力計算方法.將復(fù)合管簡化為正交各向異性層合殼,采用回字型模型預(yù)測復(fù)合層彈性常數(shù).根據(jù)扁殼理論推導(dǎo)出復(fù)合管瞬時失穩(wěn)臨界壓力計算公式.分

3、析瞬時失穩(wěn)臨界壓力的影響因素,提出提高復(fù)合管外壓穩(wěn)定性措施.根據(jù)復(fù)合材料圓柱殼蠕變屈曲理論,分析復(fù)合管蠕變失穩(wěn)特性,應(yīng)用對應(yīng)原理得到持久臨界壓力估算方法.理論計算結(jié)果與試驗結(jié)果較好吻合,瞬時失穩(wěn)臨界壓力計算相對誤差范圍為-13.7～34.0﹪,表明所建立的計算方法能較好預(yù)測鋼絲纏繞增強塑料復(fù)合管失穩(wěn)臨界壓力. (2)建立復(fù)合管有限元屈曲分析模型.建立多層正交各向異性層合殼模型,分別采用特征值法和非線性屈曲分析法計算復(fù)合管瞬時失穩(wěn)