含复合铠装层的非黏结柔性立管轴对称载荷响应

发布时间：2024-12-10 02:07

　　 针对新型含复合材料铠装层的非黏结柔性立管,推导了各向异性复合材料拉力铠装层在内、外压和轴拉力作用下的控制方程,且考虑了载荷作用下可能出现的层间间隙,建立了非黏结柔性立管的轴对称载荷响应模型。采用循环验证算法求解,获得了管道的抗拉刚度、抗扭刚度、层间压力、层间间隙等重要参数。建立了有限元仿真模型,验证了理论模型的可靠性。算例研究表明:层间间隙出现在螺旋层与圆筒层之间,不考虑间隙时,抗拉刚度的预测值较高;相较于传统的钢质铠装层柔性管,复合铠装层管的抗拉刚度以及抗扭刚度均更大,且抗拉刚度随着管外压力增大而降低程度更小,复合铠装层在柔性立管的应用中能够达到铠装层的刚度性能要求。

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【部分图文】：

图1非黏结柔性立管Fig.1Unbondedflexiblepipe

湎冻鱿衷诼菪?阌朐餐膊阒?洌?豢悸羌湎妒保?估?斩鹊脑げ庵到细撸幌嘟嫌诖?车母?质铠装层柔性管，复合铠装层管的抗拉刚度以及抗扭刚度均更大，且抗拉刚度随着管外压力增大而降低程度更小，复合铠装层在柔性立管的应用中能够达到铠装层的刚度性能要求。关键词：非黏结柔性立管；复合铠装层；层间间....

图3载荷下螺旋线条带的变形Fig.3Deformationofhelicalwireelementsunderaxisymmetricloads

成关于Pint、Pext、L的等式，即2RRint2ext2π{[242]}zzFLLARTRTPRTRTPE(5)扭矩zRM则与径向角扭转量、剪切模量G、截面极惯性矩I有关，表达为22R=2π()4zMTGIRTGRLL(6)2.2螺旋线层的力学特性螺旋线层的中心线半径、厚度、....

图4非黏结柔性立管的层间间隙与压力装配关系Fig.4Assemblyconditionsofunbondedflexiblepipe2.4模型求解

(27)与层间间隙直接有关的物理量是层间接触压力，相邻两层之间接触压力为1extint,1jjjjPPP。非黏结柔性立管的层间是非黏结的，层间压力或者间隙是不允许为负值的，层间压力、层间间隙满足如下关系。,1,1,1,10,=00,=0jjjjjjjjPggP≥≥(28)如果,1....

图5模型的计算求解步骤Fig.5Solutionprocessofthetheoreticalmodel

peintP和pipeextP)作用，所需求解的未知量为：每层承受的轴向力、扭矩(2N个)；每层的厚度、中心线半径的变化量(2N个)；层间接触条件(N-1个)；整体轴向、扭转应变(2个)，总数为5N+1个。需要建立5N+1个线性方程才可求解。模型中的方程数量足够：圆筒层和螺旋线层....

本文编号：4015434