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申请/专利权人:中石化石油工程技术服务股份有限公司;中石化中原石油工程设计有限公司
摘要:本发明提出了一种适用于厚壁纤维增强复合材料管道的三维力学建模方法和临界弯曲半径预测方法。基于广义平面应变假设,引入Lekhnitskii应力函数,建立了管道弯曲变形的偏微分方程组,式中包含平衡方程和应变协调方程。通过引入周向位移协调因子,结合力学边界条件和连续条件,求解了任意铺层角度下的广义位移和应力解。该解考虑了扩展剪切耦合效应,同时与有限元结果吻合很好,计算效率提高。同时结合Hashin强度准则,提出了基于弯曲刚度和强度的临界弯曲半径快速预测方法,获得了铺层角度与临界弯曲半径的关系云图,可为复合材料管道的抗弯性能设计提供参考。本发明为厚壁复合材料管道力学建模与分析提供了新思路和有效工具,具有重要的工程应用价值。
主权项:1.纤维增强复合材料管道弯曲临界曲率半径预测方法,其特征在于,包括以下步骤:S100、基于广义平面应变假设,结合Lekhnitskii应力函数法,推导得到所述复合材料管道在弯曲载荷作用下的三维弹性力学控制方程;S200、建立边界条件方程,求解S100中的三维弹性力学控制方程,并计算沿厚度方向上的应力分布;S300、结合复合材料的参数,计算所述复合材料管道在任意铺层角度下的弯曲刚度;S400、基于Hashin强度准则,计算所述复合材料管道在不同角度位置处沿厚度方向上的失效系数,逐步增大所述复合材料管道的曲率半径,直至失效系数大于等于1,即可得到该载荷下的临界弯曲半径。
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