摘要：在石油化工等领域为了降低成本，广泛采用双层管道进行介质输送双层管道中较薄的内层管道主要作用是防止输送介质对管道的腐蚀，通常采用成本较高的抗腐蚀材料，如不锈钢等较厚的外层管道主要作用是承受力载荷保持管道的刚度，通常采用成本较低的碳钢管在实际应用中发现，即使在较低的热载荷作用下，如温度低于300 度时，内层管道也常发生褶皱，即内管沿管道轴向向内测鼓起，使管道的有效运输面积减小，减小量甚至达到30%，造成管道功能失效过去已有许多研究者在理论分析和实验方面对双层管道的内管褶皱进行研究分析的主要思路为将内层管道的褶皱归结为限制失稳如Lo等(1962)[1]将双层管道抽象成受限圆环的屈曲问题，采用带有初始曲率的欧拉弯梁进行求解 Chan和McMinn[2, 3]通过理论分析发现，周围受刚性约束的内管的临界屈曲载荷为无穷大只有内管处于有几何缺陷的刚性约束时，临界屈曲载荷才为有限值，这与Hsu等研究者[4]的分析一致 Sun 等人通过实验和数值方法分析了内管的褶皱现象，指出只有周围约束的几何缺陷足够大时，临界载荷才为有限值[5-7] 国内研究者也对双层管道内管或钢衬壳褶皱进行了理论与实验分析，如丁红丽[8]和范钦珊等人[9, 10]的工作郭英涛和任文敏对限制失稳的研究进展进行了较为详细的综述[11] 虽然对双层管道的褶皱失效研究了很多年，但是到目前为止，理论预测褶皱临界值与实验或者实际应用中所测得的临界值差距巨大如实验中发现即使内外管道的几何缺陷远小于理论值时，内管仍然在极低的热载荷作用下发生了褶皱这种现象至今没有得到完整的理论解释为此本文通过实验和理论方法，深入探讨热载荷作用下内管褶皱的机理对造成内管褶皱的多种因素，如热膨胀系数，约束应力，约束间距，几何缺陷，内外管之间的流体压力等因素进行分析，找到导致内管褶皱的主要因素本工作为我国自主设计生产双层管道提供设计参考和工艺指导。
