非粘合柔性復合管的結(jié)構(gòu)響應分析.pdf

1、非粘合柔性復合管集合了金屬管道結(jié)構(gòu)強度高以及非金屬管道耐腐蝕，柔度高等優(yōu)點，并且非粘合的層結(jié)構(gòu)組合形式使其在應對復雜多變載荷環(huán)境條件時具備了更高的靈活度以及適應性，因此，可作為航空航天領(lǐng)域內(nèi)的油氣輸送構(gòu)件，如空中對接加油軟管。但同時，非粘合柔性復合管這種復雜的結(jié)構(gòu)組合形式也對其結(jié)構(gòu)響應分析帶來了巨大的困難，包括層間的接觸，摩擦作用引入的非線性效應的影響等。研究非粘合柔性復合管的結(jié)構(gòu)響應特性，掌握其結(jié)構(gòu)特點以及力學性能，對于保障油氣傳輸過

2、程的安全性具有非常重要的意義。
　　本文在這樣的背景下，基于現(xiàn)有的研究理論成果，選取了一種具有代表性的非粘合柔性復合管結(jié)構(gòu)組合形式，針對該結(jié)構(gòu)形式，首先建立了每層單獨的力學模型，獲得其對應的剛度方程，然后對每層的剛度矩陣進行疊加來獲得用于分析結(jié)構(gòu)響應的整體理論解析模型。其中，針對內(nèi)部骨架層和抗壓鎧裝層這類復雜的結(jié)構(gòu)層，采用各項異性圓柱殼層來模擬以簡化分析模型。同時基于該模型，采用ABAQUS有限元分析軟件，建立了非粘合柔性復合管的

3、有限元數(shù)值模型，并將層間接觸以及摩擦因素考慮進去，來分析層間相互作用以及螺旋鋼帶滑移現(xiàn)象對結(jié)構(gòu)整體響應的影響。將理論解析模型以及有限元模型所獲結(jié)果與現(xiàn)有實驗結(jié)果進行了比較，驗證了所建模型的正確性和適用性。最后，針對抗拉鎧裝層，單獨建立了非粘合柔性復合管局部模型，該模型包括內(nèi)部圓柱殼層以及螺旋纏繞在圓柱殼層外的單根螺旋鋼帶，通過觀察模型在外載荷作用下的響應特點，來研究螺旋鋼帶纏繞角度，摩擦系數(shù)等因素對于螺旋鋼帶滑移效應的影響，為整體結(jié)構(gòu)響