弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析.pdf
《弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 40 卷 第 2 期2023 年 6 月 河 北 工 程 大 学 学 报(自 然 科 学 版)Journal of Hebei University of Engineering(Natural Science Edition)Vol.40 No.2 Jun.2023收稿日期:2022-09-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(52174021);国家自然科学青年基金资助项目(11402051)作者简介:李岩(1979-),女,黑龙江大庆人,硕士,副教授,从事新型组合结构方面的工作。通讯作者:卢召红(1976-),男,山东临沂人,博士,副教授,从事油气安全储运及新型组合结构技术方面的研
2、究。文章编号:1673-9469(2023)02-0009-06DOI:10.3969/j.issn.1673-9469.2023.02.002弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析李 岩1,柴鹏举1,顾孝宋2,卢召红1(1.东北石油大学,黑龙江 大庆 163318;2.中国石油昆仑燃气有限公司安徽分公司,安徽 合肥 230092)摘要:为研究弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管的稳定性能,采用有限元分析软件,基于层间双线性本构关系,建立玻璃钢内衬再生复合管有限元模型,分析外管腐蚀程度和内衬层厚度对玻璃钢内衬复合管稳定性能的影响,得到复合管受弯作用的应力云图并提取弯矩-管道中心点位移曲线。结果表
3、明:外管壁与玻璃钢内衬层之间的层间作用力在一定程度上限制了管道变形的快速发展,提高了复合管的极限弯矩与因屈曲导致管道失稳破坏前的抗变形能力。带腐蚀坑的复合管道的变形与应力主要集中在腐蚀坑最深处周围,随着腐蚀深度的增加,弯矩极值逐渐降低。关键词:复合管道;内衬修复;层间作用;稳定性能中图分类号:TB304文献标识码:A Stability Analysis of GFRP Lining Recycled Composite Pipe Under Bending MomentLI Yan1,CHAI Pengju1,GU Xiaosong2,LU Zhaohong1(1.Northeast Pet
4、roleum University,Daqing,Heilongjiang 163318,China;2.Anhui Branch,Petrochina Kunlun Gas Co.,LTD.,Hefei,Anhui 230092,China)Abstract:In order to study the stability of GFRP lined recycled composite pipe under bending mo-ment,a finite element analysis software was used to establish the finite element m
5、odel of GFRP lined recycled composite pipe based on the bilinear constitutive relationship between layers,and the influ-ences of the corrosion degree of outer pipe and the thickness of inner layer on the stability of GFRP lined composite pipes was analyzed.The stress cloud diagram of the composite p
6、ipe under bending ac-tion was obtained and the curve of bending moment-center point displacement of the pipe was extrac-ted.The results show that the interlayer force between the outer pipe wall and the GFRP lining layer limits the rapid development of pipeline deformation to a certain extent,and im
7、proves the ultimate bending moment of the composite pipe and the anti-deformation ability of the pipe before buckling.The deformation and stress of the composite pipe with corrosion pit are mainly concentrated around the deepest part of the corrosion pit.With the increase of corrosion depth,the extr
8、eme value of bending moment gradually decreases.Key words:composite pipe;lining repair;interlayer action;stability performance 薄壁内衬修复再生复合管道是将薄壁内衬层与带腐蚀缺陷的外层钢管通过特殊施工工艺形成复合管道,实现带缺陷管道或待废弃管道的再利用1。复合管中内衬层与外管壁通过粘结剂连接,粘结界面是整个构件中最薄弱的环节2。复合管承受弯矩作用时会存在内衬层脱层屈曲而导致管道失稳的特性,研究内衬再生复合管的屈曲稳定问题对内衬修复技术有重要意义3。Toun-si4研究得
9、到粘结层界面应力最大值与分布规律,该结果与实际结果相比过于保守。Yu 等5对钢与碳纤维布单搭接界面的力学性能进行了试验研究,分析出界面的结合强度主要取决于断裂能,并10 河 北 工 程 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2023 年且不同的粘结剂需要建立不同的粘结-滑移模型。在此基础上尹世豪等6建立了一种基于失效机理的新型三线性内聚力本构模型模拟层合板的分层扩展,并且与试验进行了对比,证明了其有效性。龚顺风等7研究结果表明良好的层间黏结可以使夹层管各层间有效传力和协调变形,显著提升结构的整体受力性能。雷明玮等8获得采用环氧树脂胶和 3M-DP8005 胶的层间切应力-位移关系曲线。周维9指出
10、环状间隙是影响不锈钢内衬屈曲强度的重要因素。Vasilikis 等10研究得出外管的变形及约束效应对内衬层屈曲有影响,并确定了相应的屈曲曲率值。沈金生等11通过试验和有限元相结合,分析了偏心距和外钢管壁厚对再生混凝土柱承载性能的影响,可为再生复合管稳定性能的研究提供借鉴。郭奕蓉等12、张春迎等13指出降低管道径厚比或增大外管材料的屈服强度,能够有效延缓管道屈曲。卢召红等14对不同腐蚀程度的管道钢进行拉伸试验,研究了管道钢腐蚀损失度与其力学性能之间的关系,其研究结果可为在役管线力学性能进行评估预测。在上述的研究基础上,本文运用有限元软件,考虑衬层之间的相互作用,建立玻璃钢内衬再生复合管数值分析模
11、型。分析弯矩作用下,外管壁的腐蚀程度和内衬层厚度对玻璃钢内衬复合管稳定性能的影响。1 复合管有限元分析模型 研究内容涉及到薄壁内衬修复再生管道的层间相互作用,ABAQUS 有限元软件能提供相应的接触和连接类型,不管是法向的硬接触还是粘结材料的小滑移等,都方便在 ABAQUS 有限元软件中进行定义。故本研究使用 ABAQUS 有限元分析软件进行有限元模型的建立与分析。1.1 材料尺寸及基本属性 建立有限元模型时,外基层管材料选用 API X52N 管钢,管道长度为 1 600 mm,外直径 324 mm,壁厚 10 mm。外基层管钢具有不同程度的腐蚀缺陷,将腐蚀坑设置在管道中间位置,腐蚀坑形状为
12、均匀环状椭球形缺陷,长度设置为 400 mm。薄壁玻璃钢内衬层管长度与外基层钢管长度相同,内衬厚度为 1.5 mm,弹性模量为 7.25104 MPa,密度为 7.2510-4 g/mm3,泊松比为 0.28。表 1 为X52N 外管钢的基本属性参数。表 1 外管钢基本属性参数Tab.1 Basic property parameters of outer pipe steel名称抗拉强度fu/MPa屈服强度fu/MPa弹性模量Es/MPa泊松比伸长率/%X52N外管钢4553602.21050.2821.71.2 材料本构选取与试件破坏准则 基于文献1得出的层间切向与法向的界面应力-相对位移
13、本构关系建立有限元分析模型。层间相互作用力包括法向正应力和两个相互垂直的剪切应力。界面粘结层发生初始损伤后,采用刚度线性软化,基于断裂准则控制单元的退化,最大断裂能指的就是粘结层发生损伤后所需要的能量。在定义损伤时,除最大断裂能外,损伤采用最大名义应力准则(Maxs Damage)进行定义,法向与切向的名义应力指的是粘结层开始发生破坏时的最大峰值应力,该准则以任何一个名义应力比等于 1 时的损伤开始,具体表达式如式(1)所示。Maxn0n;s0s;t0t=1(1)式中:n、s和 t分别为 X、Y 和 Z 方向的名义应力;0n、0s和 0t分别为 X、Y 和 Z 方向的最大名义应力。采用双线性内
14、聚力模型来模拟管钢与薄壁不锈钢之间的层间相互作用,通过粘结相互作用引入牵引力-位移损伤准则模拟粘结层的退化过程。其关系控制方程如式(2)和式(3)所示。图 1 为双线性内聚力牵引力-相对位移关系曲线。图 1 双线性内聚力牵引力-相对位移关系曲线Fig.1 Bilinear cohesion traction-relative displacement relationship curveTn=c0n 0n()cfn-fn-0n(0n)(2)Tt=c0t (0t)cft-ft-0t(0t)(3)第 2 期李岩等:弯矩作用下玻璃钢内衬再生复合管稳定性能分析11 式中:Tn法向应力值;Tt切向应力值
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 弯矩 作用 玻璃钢 内衬 再生 复合管 稳定 性能 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。