外压载荷下钢丝缠绕增强塑料复合管临界蠕变失稳压力分析

摘要

为了更好地理解PSP(plastic pipes reinforced by cross helically wound steel wires)在外压作用下的长时力学性能,提出一个PSP临界蠕变失稳压力的分析模型。将PSP简化为内高密度聚乙烯HDPE(highdensity polyethylene)层、内钢丝—粘结树脂层、外钢丝—粘结树脂层和外HDPE层的4层结构,基于PSP各层的线粘弹性本构关系,应用扁壳理论,对应不同时间可以得到PSP相应的临界失稳载荷;设计搭建外压试验装置和真空试验装置,得到恒定外压作用下PSP的临界失稳时间,试验测试结果和理论计算结果吻合,所建模型可用于预测PSP临界蠕变失稳压力。最后分析PSP内径、钢丝缠绕角、钢丝根数、钢丝—粘结树脂层厚度、HDPE层厚度等设计参数与持久临界压力的关系,提出提高PSP临界蠕变失稳压力的措施。