因为HDPE层的主要功能是保护整个钢带管，所以应该要特别注意内外层的力学性能和变形情况。沿着环向的剪切力（SF3）是HDPE层在扭矩荷载下的主要受力，提取出外层HDPE对应图3.24四个位置的四点上的环向剪切力，作出它们和扭转角之间的关系图，如图3.27所示。内层HDPE也做同样的处理，曲线关系如图3.28所示。
图3.27 外层HDPE的SF3-扭转角关系曲线
图3.28 内层HDPE的SF3-扭转角关系曲线
一方面，图3.27中的SF3首先线性增加，因为材料还没有达到塑性阶段。在达到一定角度之后，曲线上出现了一个转折点，这时剪切应力开始缓慢增加，这时因为材料已经超过了比例极限。最后，当扭转角快要达到失效扭转角时，这四条曲线在同一点汇合。之后，点1和点2的SF3往下降，但是点3和点4的SF3还在持续增加。
另一方面，图3.28的SF3首先增加，而后缓慢下降，因为内层HDPE也上升达到了其比例极限。然而这四条曲线的前面部分几乎重叠在一起，这是由于加载过程中层Ⅰ和层Ⅱ往外扩张导致的。扩张使得内层HDPE几乎是自由扭转，沿着横截面产生了相对均匀的剪切应力。当钢带管快要达到失效状态时，四条曲线开始出现分离的趋势。钢带管失效时的Mises应力分布图进一步展示了内层HDPE和外层HDPE的不同情况，如图3.29和图3.30所示。
图3.29 外层HDPE的Mises应力分布云图
图3.30 内层HDPE的Mises应力分布云图
如图3.29所示，外层HDPE的Mises应力分布云图分散很开，这是因为外层HDPE提供了一个反向力，从而抑制钢带的向外扩张。从图中还可以看到外层钢带的缝隙处出现了相对较大的Mises应力。但从图3.30看到内层HDPE几乎没有受到钢带影响，所以内层HDPE中间区域的应力分布更加均匀，这也进一步证明了为什么图3.28的四条曲线开始时几乎重合在一起。(www.xing528.com)
为了比较内外层HDPE的应力-扭转角关系，选取两层中间区域的最大Mises应力点。图3.31给出了两条曲线的比较。从这幅图中可以看到，初始阶段内层的Mises应力比外层的Mises应力要低，但是随着扭转角的增大，内层对应的曲线要比外层对应的曲线高。这可能是因为两层材料塑性有差异，也可能是因为在加载过程中，两层HDPE和钢带之间的接触存在差异。另外，即使钢带管达到了失效状态，这两条曲线还是持续上升。
图3.31 中间区域内外层的Mises应力-扭转角曲线关系
图3.32 内外层HDPE等效塑性应变比较
通过分析内外层HDPE等效塑性应变和扭转角变化的关系（图3.32），进一步研究整体管道的应变。依旧选取图3.32中的两个点，从图中可以看出，在初始阶段两层的塑性应变都是0，表明HDPE层中这两点在这一阶段还没有屈服，而后这两条曲线开始稳定上升。在前一阶段，内层的等效塑性应变比外层的等效塑性应变要低，但是后面两者大小发生了改变。这和图3.31中的变化趋势非常相似。相对于内外层的失效应变0.29和0.33来说，两层的最大等效塑性应变值都非常低。为了清楚地表示HDPE层的等效塑性应变分配，图3.33和图3.34给出了在钢带管达到失效扭矩时的两个等效塑性应变分布云图。HDPE层的等效塑性应变和Mises应力分配呈现了相似的趋势。
图3.33 外层HDPE的等效塑性应变分配云图
图3.34 内层HDPE的等效塑性应变分配云图
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