复杂载荷下钢带缠绕增强复合管力学特性

来源期刊：复合材料学报2021年第1期

论文作者：张杰 梁博丰

文章页码：246 - 254

关键词：钢带缠绕增强复合管;数值计算模型;复杂载荷;刚度;承载能力;

摘    要：为研究海洋油气输送用钢带缠绕增强复合管在复杂载荷下的力学响应特性,考虑非线性接触,建立钢带缠绕增强复合管数值计算模型,研究由内外压、弯曲及拉伸载荷组合作用下钢带缠绕增强复合管的变形及承载性能。结果表明,压差（外压大于内压,≤2 MPa）越大钢带缠绕增强复合管的柔性越高。与纯弯曲相比,拉伸载荷和压差的附加联合作用使钢带缠绕增强复合管柔性降低;与纯拉伸相比,弯曲载荷和压差的附加联合作用则使钢带缠绕增强复合管抗拉承载能力降低。与单一载荷相比,复杂载荷下内、外聚乙烯（PE）管的高应力区位置及内层钢带对称应力分布的路径发生改变。钢带螺旋角度及摩擦系数越大,钢带缠绕增强复合管柔性越低;增大摩擦系数,钢带缠绕增强复合管承载能力提高。组合弯曲载荷下随着钢带螺旋角增大,钢带缠绕增强复合管屈曲时的临界弯矩呈非单调变化,存在极大值。研究结果可为钢带缠绕增强复合管的设计、制造及安全评价提供理论依据。