非粘合型撓性管局部結構特性的計算研究.pdf

1、非粘合型撓性管因內部結構復雜,其局部結構特性不僅與管道自身結構參數(shù)有關,還在很大程度上受載荷條件和加載歷史的影響。本文研究目的:提出一種非粘合型撓性管局部結構特性的近似計算方法。
　　 建立模型時,采用分層、組合的建模方法。在分層建模分析時:利用彈性薄壁筒模型模擬聚合物材質的內、外部水密層和耐磨層,并考慮各聚合物材料層的厚度變化；利用螺旋鋼帶模型模擬金屬材質的骨架層、壓力鎧甲層和拉力鎧甲層,并考慮螺旋鋼帶自身的拉伸剛度、彎曲剛度

2、和扭轉剛度對所在層剛度的貢獻。在組合建模分析時考慮了管道各層不同的徑向位移、管道各層之間可能產生的分離(即接觸條件的變化),并重點分析拉力鎧甲層中的鋼帶在管道彎曲變形時與相鄰層之間的摩擦滑移對剛度的影響,并將滑移過程分為開始滑移、部分滑移和完全滑移三個階段進行討論。
　　 在具體剛度分析和建模計算時,根據(jù)撓性管在軸對稱載荷(軸向載荷和徑向載荷)及彎曲載荷作用下發(fā)生變形的不同機理,本文采用的方法是:先計算管道在軸對稱載荷作用下的響

3、應,得到管道各層的變形量和管道內部各層間的壓力分布,并作為管道發(fā)生彎曲變形的初始壓力分布狀態(tài)；然后,計算模型在施加循環(huán)彎曲載荷作用下滯后響應。
　　 根據(jù)上述力學模型,本文建立了一套完整的計算分析非粘合型撓性管在軸向載荷、徑向載荷和循環(huán)彎曲載荷聯(lián)合作用下,截面抗拉剛度、抗壓剛度和彎曲剛度的近似方法。依此編寫了Matlab計算程序,并對一種內直徑為63.2mm的非粘合型撓性管進行實例計算。程序結果與實驗結果對比得到很好的吻合。