解析方法与理论模型分析柔性管爆破问题

到目前为止，很多研究人员已经发表了关于柔性管爆破分析的研究，研究了各种数值模型和理论模型。对于爆破压力的研究，Fernando等［1］使用两种模型研究了承受内部压力的压力层：仅包括内部压力负载的2D对称模型和3D模型。Net等［2］提出了一种线性分析公式，考虑到抗压铠装层的等效厚度，假设抗压铠装层与薄壁圆筒完全相同。Oliviera等［3］提出了一种最简化的分析模型，考虑其轴向和环向变形来估算爆破强度。Zhu等［4］提出了平均剪切应力屈服准则，并将预测值与试验结果进行比较，结果发现Mises准则的预测值与材料的实际值非常吻合。Chen［5］通过两步法分析了柔性管爆裂失效机理，第一步是研究抗压铠装层的性能，第二步是研究抗压铠装层失效后抗拉铠装层的力学性能，并通过环压缩理论得到一个简单的爆破压力公式。此外，Fergestad［6］使用弯曲梁理论来研究抗压铠装层在承受内压时的力学性能，并用极限强度作为破坏准则。他们都采用了简单的径向和轴向平衡关系，并且仅考虑螺旋层的轴向应力来抵抗内压。在这些研究的基础上，Kebadze［7］推导和总结了不同层的理论解模型，并将它们组合成各种解决方案，以实现模型的理论解。

关于承受内部压力的柔性管的结构分析，许多研究人员已经为这一领域做出了贡献。本章根据Kebadze的研究，理论分析考虑了铠装层的材料非线性和几何非线性。在理论推导之前，将提出几个简化的假设：

（1）所有材料均匀、各向同性，具有线性弹性。

（2）几何变形小。

（3）假设各层中的厚度变化在每层中是均匀的。(www.xing528.com)

（4）在相同的螺旋层中相邻螺旋条带之间没有接触。

（5）各层保持接触。

（6）在无应力（初始）状态下，相邻层之间不允许有间隙。

（7）每个横截面的所有层管道伸长量和扭转量相同。