纏繞復(fù)合材料管彎曲變形行為研究.pdf

1、連續(xù)管(CT)是石油開采設(shè)備中的關(guān)鍵部件，通常纏繞在大直徑卷筒上，長度一般在幾百米到幾千米之間。復(fù)合材料應(yīng)用于CT有利于降低結(jié)構(gòu)重量，提高耐腐蝕性能及疲勞性能。CT在工程中的應(yīng)用，要求其具備良好的彎曲性能，熱固性復(fù)合材料制品存在脆性大、延伸率低的缺點。針對上述問題，本文圍繞復(fù)合材料管的纏繞角度、屈曲特性、破壞特征、典型鋪層等方面進(jìn)行了研究，對影響復(fù)合材料管彎曲性能的因素進(jìn)行了分析，為彎曲變形復(fù)合材料管的設(shè)計以及大延伸率、非脆性斷裂制品的

2、研制提供了理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:
　　 采用中溫固化環(huán)氧樹脂體系，運(yùn)用真空輔助樹脂傳遞模塑工藝制備了不同鋪層角度的對稱均勻?qū)雍习澹⑼ㄟ^拉伸性能測試，研究鋪層角度對延伸率的影響;采用纏繞成型工藝制備不同鋪層角度、徑厚比的試樣，采用四點彎曲性能測試，對影響制品彎曲性能的因素進(jìn)行研究，并觀察斷口破壞特征。利用ABAQUS有限元分析軟件，運(yùn)用最大應(yīng)力準(zhǔn)則和Tsai-Wu張量準(zhǔn)則預(yù)測失效彎矩。在線性特征值屈曲分析基礎(chǔ)上，利用RIK

3、S算法完成非線性分析，并與實際結(jié)果作對比。具體研究結(jié)果如下:
　　 ±45°均衡層合板斷裂應(yīng)變及許用應(yīng)變最大，當(dāng)鋪層角度大于45°時，隨著角度的增加，許用應(yīng)變迅速下降。
　　 ±45°纏繞試樣具有最大的斷裂延伸率和曲率半徑，進(jìn)行柔性復(fù)合材料管制備時，首選纏繞角度為±45°，并且纏繞角度要避免大于45°。
　　 不同的纏繞角度和徑厚比對纏繞管失效形式有較大影響:當(dāng)徑厚比一定，隨著纏繞角度的增大，纏繞管由于材料達(dá)到極