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

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

3、剛度理論建立彎曲理論模型，說明了復合材料圓管彎曲性能。通過細觀理力學的方法對纖維增強層進行了均勻化處理將其等效為各項異性材料，為有限元模型確定理論參數(shù);
　　(2)根據(jù)各向同性材料的強度準則的相關原理論推導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力應變準則;
　　(3)通過建立數(shù)學模型估計復合材料圓管的最小彎曲半徑，依據(jù)復合材料在彎曲過程中的變形量建立數(shù)學模型，給出復合材料圓管的最小彎曲半徑估計方法并提出優(yōu)化模型

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