纤维缠绕增强复合管的内压研究

摘要

纤维缠绕增强复合管是一种变形能力和抗内压能力很强的新型复合管.文中研究的复合管由HDPE(高密度聚乙烯)基体层和多层芳纶纤维缠绕层组成.建立管道横截面平面应变模型,考虑管道受内压时纤维角度的改变和管道内径的变化所引起的应力和应变的非线性,并使用最大应变失效准则,计算管道从开始加载内压到爆破时截面各处的位移,应力,应变,管道扭转角及最终内压爆破值.用有限元模型模拟两端封闭管道在内压荷载下的破坏开展过程,爆破极限及应力应变,扭转角.有限元模型中引入弹性金属失效模型模拟管道受内压时芳纶纤维受拉的突然断裂失效.理论计算结果和有限元输出数据吻合较好,表明上述的理论模型和有限元模型可用来研究纤维缠绕管道的力学性能.