【摘要】：采用有限元和理论方法，可以分析在内压逐渐增加的过程中管道中各层的应力-应变变化情况。本节采用商业有限元软件ABAQUS建立了管道的三维模型，结合试验情形，模型定义管道在六自由度上能自由变形。有限元模型中HDPE的弹性系数是通过样条单向拉伸试验获得，塑性应力-应变数据也是通过拉伸试验获得，获得的试验数据被离散为数十个数据点并通过表格的形式导入ABAQUS中。
为了便于分析计算，需要预先对钢带缠绕复合管做如下说明：
（1）本章所研究的钢带缠绕复合管具有六层结构：内层HDPE、中间四层螺旋缠绕的钢带增强层，以及外层HDPE。每相邻的两层钢带增强层的缠绕方向与管带轴线夹角相同为54.7°，其相位错开90°；另两层的缠绕角度为-54.7°，即缠绕方向相反。
（2）钢带材料与HDPE材料为均质各向同性，且不考虑制造过程中的各种初始缺陷。
（3）钢带和HDPE层在分析过程中始终处于弹性状态直至破坏。本章理论模型可以借鉴第18章理论方法。(www.xing528.com)
管道内压爆破试验最终仅能确定其爆破压力。采用有限元和理论方法，可以分析在内压逐渐增加的过程中管道中各层的应力-应变变化情况。本节采用商业有限元软件ABAQUS建立了管道的三维模型，结合试验情形，模型定义管道在六自由度上能自由变形。管道内外层HDPE为均质、各向同性材料，在有限元模型中设置为实体（solid）单元，并通过六面体单元C3D8R划分网格，内部各增强层设置为壳单元，增强层中钢带的主要部分采用四边形单元S4R划分网格，钢带端部的三角形部分则是采用三角形单元S3划分网格，具体的建模情形如图5.5所示。
有限元模型中HDPE的弹性系数是通过样条单向拉伸试验获得，塑性应力-应变数据也是通过拉伸试验获得，获得的试验数据被离散为数十个数据点并通过表格的形式导入ABAQUS中。
图5.5 HDPE和钢带层网格划分方法
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