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玻纤增强柔性管的抗拉强度优化方案

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:玻纤增强柔性管的管长与管径之比较大,在服役过程中,其主要承受沿管长方向的全程轴向拉伸荷载[1]。除此之外,玻纤增强柔性管在安装和运输过程中会引起附加局部拉力。玻纤增强柔性管为带有螺旋缠绕加强层的复合管,当前在分析此类软管的力学性能时,多采用经典的层合板理论[24]。在玻纤增强柔性管的实际工程应用中,由于工艺等原因导致纤维与基体存在相对滑移,纤维应力需要单独分析。

玻纤增强柔性管的抗拉强度优化方案

玻纤增强柔性管的管长与管径之比较大,在服役过程中,其主要承受沿管长方向的全程轴向拉伸荷载[1]。除此之外,玻纤增强柔性管在安装和运输过程中会引起附加局部拉力。玻纤增强柔性管为带有螺旋缠绕加强层的复合管,当前在分析此类软管的力学性能时,多采用经典的层合板理论[24]。在玻纤增强柔性管的实际工程应用中,由于工艺等原因导致纤维与基体存在相对滑移,纤维应力需要单独分析。但经典层合板理论假设材料是弹性的而不考虑材料的弹塑性,且在层合板理论分析时常将加强层看作各向异性的板,纤维全浸溶在加强层中,而不单独考虑纤维本身的作用。

综上所述,为了更准确地对玻纤增强柔性管的力学性能进行研究,本章基于Knapp光缆拉扭理论[56],提出一种新的分析方法。将加强层纤维看作是螺旋缠绕的绳结构进行单独分析,综合考虑材料的非线性、截面变形及绳变形,求解平衡方程理论解;建立管道的实体模型进行有限元分析,并将玻纤绳“嵌入”结构加强层实体中,着重分析研究玻璃纤维应力变化;通过位移加载的试验方式,得到了三根样管的荷载-位移曲线。将本章理论解、有限元解和试验结果进行对比,分析误差来源,进行参数分析,得到了不同参数条件下玻纤增强柔性管的力学性能。(www.xing528.com)

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