某復(fù)合材料圓管盤卷性能的理論研究與仿真分析.pdf

1、圓管的盤卷行為主要發(fā)生在需要盤卷運(yùn)輸?shù)膱A管制造成品后卷在卷軸上的時(shí)候。判斷圓管的盤卷性能的指標(biāo)主要有圓管盤卷時(shí)的難易程度、最小彎曲半徑和盤卷的圓管貯存一段時(shí)間后展開后的可用性這三項(xiàng)。圓管盤卷的難易程度主要從圓管抗彎強(qiáng)度的角度分析進(jìn)行研究，圓管展開后可用性主要從圓管的構(gòu)成材料在一段時(shí)間的貯存或者運(yùn)輸后是否發(fā)生蠕變或者松弛的角度進(jìn)行研究分析研究，圓管的最小彎曲半徑的估計(jì)方法是本文的主要研究內(nèi)容。
　　本文主要對熱塑性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料圓

2、管(Reinforce Thermo plastic Pipe，簡稱RTP)的盤卷性能進(jìn)行分析研究，這種復(fù)合材料圓管通徑比較小的成品圓管需要盤卷運(yùn)輸和貯存，主要應(yīng)用于海洋和陸地的油氣管道。本文對纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料圓管的盤卷性能進(jìn)行了分析研究并且通過建立數(shù)學(xué)模型和有限元模型提出復(fù)合材料圓管的最小彎曲半徑的估計(jì)方法。本文研究具體內(nèi)容包括:
　　(1)RTP管的彎曲理論和纖維增強(qiáng)層的等效簡化，根據(jù)復(fù)合材料圓管的基體圓管和加強(qiáng)層圓管的彎曲

3、剛度理論建立彎曲理論模型，說明了復(fù)合材料圓管彎曲性能。通過細(xì)觀理力學(xué)的方法對纖維增強(qiáng)層進(jìn)行了均勻化處理將其等效為各項(xiàng)異性材料，為有限元模型確定理論參數(shù);
　　(2)根據(jù)各向同性材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則的相關(guān)原理論推導(dǎo)出纖維束在不同鋪層角條件下的等效各向異性材料的最大應(yīng)力應(yīng)變準(zhǔn)則;
　　(3)通過建立數(shù)學(xué)模型估計(jì)復(fù)合材料圓管的最小彎曲半徑，依據(jù)復(fù)合材料在彎曲過程中的變形量建立數(shù)學(xué)模型，給出復(fù)合材料圓管的最小彎曲半徑估計(jì)方法并提出優(yōu)化模型

4、;
　　(4)建立有限元模型估計(jì)復(fù)合材料圓管的最小彎曲半徑，本論文利用有限元數(shù)值計(jì)算方法(FEM)，建立一段復(fù)合材料圓管的等效有限元模型來模擬圓管實(shí)際盤卷過程中的彎曲行為，通過各層危險(xiǎn)部位的最大應(yīng)力出現(xiàn)時(shí)間估計(jì)出圓管的最小彎曲半徑;
　　(5)參數(shù)分析和結(jié)果對比分析，對圓管的三點(diǎn)彎曲有限元模型的支距、觸頭運(yùn)行速度和最大應(yīng)力隨彎曲半徑變化等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析確定了有限元模型。對復(fù)合材料圓管的最小彎曲半徑的理論結(jié)果和有限元仿真結(jié)果