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理论分析:探讨18.1.2的问题

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:整体坐标系下,第k层应变-位移关系为不考虑体积力的情况下,整体柱坐标系下的平衡方程可表示为将式代入式,可得玻纤增强柔性管第k层的应变-位移关系,可简化为将式、式和式代入式,可得平衡方程为位移场为将式代入式,可得应变为玻纤加强层应变为柱坐标系下加强层第k层的本构关系如下:局部坐标系下加强层第k层的本构关系如下:通过柱坐标系下式和局部坐标系下式,可以计算出玻纤增强柔性管的内压载荷应力。

理论分析:探讨18.1.2的问题

图18.1为玻纤增强柔性管单元的整体坐标系和局部坐标系。其中Z、θ、r分别为整体坐标系下玻纤增强柔性管的轴向、环向和径向。

图18.1 整体和局部坐标系

整体柱坐标系下,玻纤增强柔性管的位移场表示为

式中 ur、uθ、uz——径向、环向和轴向位移。

整体柱坐标系下玻纤增强柔性管第k层的本构关系为

式中 img——off-axis刚度矩阵

整体坐标系下,第k层应变-位移关系为

不考虑体积力的情况下,整体柱坐标系下的平衡方程可表示为

将式(18.1)代入式(18.3),可得玻纤增强柔性管第k层的应变-位移关系,可简化为(www.xing528.com)

将式(18.1)、式(18.2)和式(18.5)代入式(18.4),可得平衡方程为

位移场为

将式(18.7)代入式(18.5),可得应变为

玻纤加强层应变为

柱坐标系下加强层第k层的本构关系如下:

局部坐标系下加强层第k层的本构关系如下:

通过柱坐标系下式(18.10)和局部坐标系下式(18.11),可以计算出玻纤增强柔性管的内压载荷应力。因加强层玻纤的弹性模量比内外层PE大得多,当玻纤的轴向应力达到最大拉伸强度,玻纤增强柔性管破坏。而此时所对应的内压力即为玻纤增强柔性管的爆破压力。

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