基于渐进失效模型的RTP管力学性能分析

1

作者 王文昊 仇思源 +5 位作者 李亚娇 孙靖尧 吴大鸣 王树远 许红 盖云卿 《中国塑料》 北大核心 2025年第7期44-48,共5页

以一种增强热塑性复合管(RTP)为研究对象,通过Pyhton开发参数化建模脚本,使用ABAQUS建立RTP管道增强层模型,结合Hashin渐进失效准则判断增强层的失效情况。该模型能够在内压下对管道增强层的渐进失效位置进行判断,并能展现渐进失效过程... 以一种增强热塑性复合管(RTP)为研究对象,通过Pyhton开发参数化建模脚本,使用ABAQUS建立RTP管道增强层模型,结合Hashin渐进失效准则判断增强层的失效情况。该模型能够在内压下对管道增强层的渐进失效位置进行判断,并能展现渐进失效过程。通过在内压下的RTP渐进失效模型的有限元分析,模拟了不同增强层层数和纤维缠绕角度对管道的力学性能影响。结果表明,在10 MPa内压下,4层增强层管道模型已完全能满足在该条件下的使用,其最内层纤维应力仅为1 468 MPa,Hashin失效判据也小于1。另外,纤维缠绕角度对于管道力学性能也有很大的影响,纤维承受应力随着缠绕角度的增加快速减小,当缠绕角度为±75°时,增强层最大应力仅为816.3 MPa,相比±35°减少了约48%,并且Hashin失效判据仅为0.278。 展开更多

关键词 增强热塑性塑料管 渐进失效 Hashin失效判据 力学性能 复合材料

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海洋热塑性增强管(RTP)涡激振动数值计算 被引量：7

2

作者 芮雪 陈东阳 王国平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期235-246,共12页

基于Van der Pol尾流振子模型和多体系统传递矩阵法(transfer matrix method for multibody systems,MSTMM),建立了可以快速预测海洋热塑性增强管(reinforced thermoplastic pipe, RTP)振动特性和涡激振动响应的动力学模型.仿真结果与AN... 基于Van der Pol尾流振子模型和多体系统传递矩阵法(transfer matrix method for multibody systems,MSTMM),建立了可以快速预测海洋热塑性增强管(reinforced thermoplastic pipe, RTP)振动特性和涡激振动响应的动力学模型.仿真结果与ANSYS软件仿真结果以及文献实验数据对比,验证了本文模型的准确性.研究了考虑RTP立管刚性接头,不同顶张力,不同来流分布等情况对RTP立管涡激振动响应的影响.计算结果表明:流速越大,立管涡激振动激发出的模态越高;立管涡激振动主要受低阶模态控制;立管的刚性接头对立管的湿模态影响较小,但是对较高阶模态为主所激发出的涡激振动振幅分布影响较大;剪切流对沿立管轴向的涡激振动振幅分布影响较大,低流速能量小所引起的涡激振动幅值较小,但是当剪切流流速达到能激发出较高阶模态时,相比同等流速的均匀流所引起的涡激振动振幅要大. 展开更多

关键词 海洋热塑性增强管 VAN der Pol尾流振子模型 多体系统传递矩阵法 涡激振动

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新型柔性复合管道连接接头设计与失效分析

3

作者 靳凯 张瑾 +2 位作者 汪云家 黄炜 任京文 《化工设备与管道》 北大核心 2025年第4期104-110,共7页

随着深海油气田的进一步开发,对纤维增强热塑性管道的连接强度提出了更高的要求。文章设计了一种结合热熔对接技术和热熔缠绕技术的新型连接接头。基于引入纤维断裂应变的薄壁圆筒理论,建立了接头强度理论计算模型,初步计算获得接头的... 随着深海油气田的进一步开发,对纤维增强热塑性管道的连接强度提出了更高的要求。文章设计了一种结合热熔对接技术和热熔缠绕技术的新型连接接头。基于引入纤维断裂应变的薄壁圆筒理论,建立了接头强度理论计算模型,初步计算获得接头的层数和长度。采用ANSYS建立管道和接头的有限元分析模型,结合Hashin-Yeh失效准则、最大应变准则和Von-Mises屈服准则,对爆破工况和拉伸工况下接头的失效模式和应力应变分布规律进行模拟分析。模拟分析结果表明,在两种工况下新型接头的失效模式均为接头拔脱失效。爆破工况下接头失效由柔性管端面向接头端面扩展,接头纤维的危险失效模式为接头纤维拉伸失效。拉伸工况下失效由接头端面向柔性管端面扩展,接头纤维的危险失效模式为纤维压缩失效。理论模型计算所得柔性管接头的纤维强度有一定冗余。所得结论可为纤维增强柔性管接头的设计和分析提供理论指导。 展开更多

关键词 增强热塑性管道 粘接接头 爆破失效 失效模式

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增强热塑性塑料复合管的现状及进展 被引量：20

4

作者 王大鹏 孙岩 +6 位作者 张友强 刘美苓 程全彪 姜焕英 王庆昭 陈建军 石兵 《塑料》 CSCD 北大核心 2017年第4期69-72,共4页

综述了增强热塑性塑料复合管(RTP)的国内外发展现状,介绍了国外RTP发展历史以及主要生产厂家及产品特点,分析金属增强复合管和非金属增强复合管的特点,重点介绍了连续玻璃纤维复合带增强复合管及其连续生产方法以及热塑性塑料复合管在... 综述了增强热塑性塑料复合管(RTP)的国内外发展现状,介绍了国外RTP发展历史以及主要生产厂家及产品特点,分析金属增强复合管和非金属增强复合管的特点,重点介绍了连续玻璃纤维复合带增强复合管及其连续生产方法以及热塑性塑料复合管在大口径管道领域的应用。小口径RTP可以做成盘卷的连续管,每盘长度可达几十米甚至上千米。RTP主要的优点是耐压耐腐蚀、质量轻、成本低,可以很好地克服钢管的腐蚀问题以及塑料管道的耐压问题,主要应用在石油、天然气开采,高压长距离输送天燃气以及各种需要较高压力输送介质的管线领域。 展开更多

关键词 热塑性 复合管 rtp 玻璃纤维 大口径 进展

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复合材料立管涡激振动数值计算 被引量：3

5

作者 陈东阳 ABBAS L K +2 位作者 王国平 芮筱亭 陆卫杰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期495-503,共9页

基于尺度自适应模拟(SAS)和计算结构力学(CSD),对复合材料海洋热塑性增强立管(Reinforced Thermoplastic Pipe,RTP)涡激振动响应进行数值计算.数值计算了聚氯乙烯(PVC)立管涡激振动响应和复合材料层合板模态,并与实验数据对比,验证了文... 基于尺度自适应模拟(SAS)和计算结构力学(CSD),对复合材料海洋热塑性增强立管(Reinforced Thermoplastic Pipe,RTP)涡激振动响应进行数值计算.数值计算了聚氯乙烯(PVC)立管涡激振动响应和复合材料层合板模态,并与实验数据对比,验证了文中双向流固耦合方法和复合材料建模的准确性.并且,分别计算了不同条件下的RTP立管和相同尺寸的钢制立管的涡激振动响应.计算结果表明:来流速度为0.1m/s时,RTP立管都发生了频率锁定现象;RTP立管的来流向振动响应和横向振动响应同样重要,不可忽略;来流向振动响应及流场三维效应导致立管中部区域振动响应的轨迹比较杂乱;来流速度为0.2m/s时,相同尺寸的钢制立管的来流向和横向振幅比RTP立管的小,且钢制立管主要是低阶模态振动;铰-铰约束情况下的RTP立管的振幅相比固定-固定约束情况下的整体上稍大,且主要是2、3阶振型运动. 展开更多

关键词 海洋立管 增强热塑性管 尺度自适应模拟 涡激振动 复合材料

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玻纤带增强黏合型HDPE内衬柔性复合管性能试验研究 被引量：6

6

作者 李风 张绍东 +4 位作者 王观军 陈健飞 黄贤斌 张瑾 金立群 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期74-77,共4页

本文通过介质相容性、耐气体渗透性测试以及抗开裂稳定性、最小弯曲半径、爆破压力等试验研究了新型RTP管材-玻纤带增强黏合型HDPE内衬柔性复合管基本性能;通过试验结合理论分析优化了管材强度设计计算方法。实验表明,HDPE材料在80℃酸... 本文通过介质相容性、耐气体渗透性测试以及抗开裂稳定性、最小弯曲半径、爆破压力等试验研究了新型RTP管材-玻纤带增强黏合型HDPE内衬柔性复合管基本性能;通过试验结合理论分析优化了管材强度设计计算方法。实验表明,HDPE材料在80℃酸性水环境下1500 h,屈服强度、断裂伸长率降低率仅为1.33%和6.0%;管材在60℃下、含H_(2)S不超过0.03个大气压时,非扩散状态时1 h和10 min的H_(2)S渗透量聚集浓度分别为24.68和4.11 mg/m^(3),均小于人体最低安全限值;优化的管材强度设计计算方法吻合度超过95%,对于产品设计与开发具有显著指导意义;新型RTP管材可在界定工况、环境下安全使用。 展开更多

关键词 玻纤带增强黏合型rtp管材 介质相容性 气体渗透性

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PE-HD在高压H_(2)S输气环境下的适用性 被引量：2

7

作者 谭川江 燕自峰 +6 位作者 吕戈 丁晗 许新武 王鹏 孔鲁诗 张兆 李厚补 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期119-123,共5页

为明确高密度聚乙烯(PE-HD)在高压H_(2)S输气环境下的适用性,以增强热塑性塑料(RTP)管PE-HD内衬层为样品,利用高温高压釜腐蚀测试系统,模拟现场工况,开展PE-HD在高压H_(2)S输气环境下的模拟试验,对模拟试验样品的宏观和微观形貌,质量、... 为明确高密度聚乙烯(PE-HD)在高压H_(2)S输气环境下的适用性,以增强热塑性塑料(RTP)管PE-HD内衬层为样品,利用高温高压釜腐蚀测试系统,模拟现场工况,开展PE-HD在高压H_(2)S输气环境下的模拟试验,对模拟试验样品的宏观和微观形貌,质量、密度与体积变化率,拉伸屈服强度,拉伸弹性模量,断裂伸长率,邵氏硬度,维卡软化温度和傅里叶变换红外光谱进行分析。结果表明,PE-HD在高压H_(2)S输气环境下模拟试验后外观保持完好,质量、密度与体积变化较小,化学结构和拉伸屈服强度保持良好,但刚性和韧性明显下降、热稳定性稍有提高。在不考虑PE-HD气体渗透因素前提下,可作为RTP管内衬层用于油气田集输气环境。 展开更多

关键词 增强热塑性塑料管 高密度聚乙烯 高压 硫化氢 模拟试验

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增强热塑性塑料连续管标准现状及发展建议 被引量：15

8

作者 李厚补 羊东明 +3 位作者 戚东涛 朱原原 葛鹏莉 张志宏 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期85-87,112,共4页

增强热塑性塑料连续管(RTP管)因其具有柔性好、接头少、单根长、重量轻、易安装等一系列优点,现已广泛应用于国内油田的地面油气集输、高压注醇、油田注水、污水处理等方面,在井下管、海洋管等领域也获得成功试用。但与之相配套的RTP管... 增强热塑性塑料连续管(RTP管)因其具有柔性好、接头少、单根长、重量轻、易安装等一系列优点,现已广泛应用于国内油田的地面油气集输、高压注醇、油田注水、污水处理等方面,在井下管、海洋管等领域也获得成功试用。但与之相配套的RTP管标准化工作还相对滞后。文章总结了国内RTP管产品标准现状,分析了现有各标准存在的主要技术问题。在总结国内RTP管标准化工作存在问题的基础上,提出了今后RTP管的标准化工作建议,力求助推国内RTP管新产品和新技术的快速有形化,促进石油工业质量效益不断提高。 展开更多

关键词 增强热塑性塑料管 rtp管 集输 标准化 石油天然气

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玻璃纤维增强热塑性复合管性能评价方法研究进展 被引量：9

9

作者 张兆 刘鹏 +2 位作者 徐超 王大鹏 王庆昭 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期136-143,共8页

综述了连续玻璃纤维增强热塑性塑料复合管(GFT-RTP)的发展状况,介绍了GFT-RTP的结构以及在不同领域的使用要求,分析了GFT-RTP的失效方式和失效机理,包括受力、介质、时间等3个方面,给出了相应的检测项目,以支持GFT-RTP行业的健康发展。

关键词 增强热塑性复合管 失效因素 性能评价 检测项目

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增强热塑性塑料复合管的接头设计与分析 被引量：4

10

作者 刘文舒 张战欢 +2 位作者 刘杰 秦升学 王庆昭 《压力容器》 北大核心 2021年第3期31-39,共9页

以玻纤增强热塑性塑料复合管为研究对象,设计两种新型接头结构,提出了新型接头结构参数的理论计算方法,并通过有限元方法分析接头在极限内压载荷下的应力分布情况,有限元结果和理论计算结果吻合度高。最后对新型接头进行相关试验,再次... 以玻纤增强热塑性塑料复合管为研究对象,设计两种新型接头结构,提出了新型接头结构参数的理论计算方法,并通过有限元方法分析接头在极限内压载荷下的应力分布情况,有限元结果和理论计算结果吻合度高。最后对新型接头进行相关试验,再次验证了理论计算结果的正确性。 展开更多

关键词 增强热塑性复合管 接头 管道连接 应力分布

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FBG传感器在上埋式柔性涵管应变检测中的应用 被引量：1

11

作者 郑娟 刘保健 +1 位作者 杨真 马伟思 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第9期158-160,共3页

在岩土工程领域,光纤Bragg光栅(FBG)传感技术的应用在工程检测中具有极大的优越性。阐述了FBG传感器的基本原理,通过对上埋式HDPE缠绕增强涵管采用FBG进行应变检测,将试验检测结果与数值模拟结果进行对比分析,发现FBG传感器具有精度高,... 在岩土工程领域,光纤Bragg光栅(FBG)传感技术的应用在工程检测中具有极大的优越性。阐述了FBG传感器的基本原理,通过对上埋式HDPE缠绕增强涵管采用FBG进行应变检测,将试验检测结果与数值模拟结果进行对比分析,发现FBG传感器具有精度高,抗干扰能力强,结构简单,且长期稳定性好,在岩土工程检测方面具有极大的应用与发展前景。 展开更多

关键词 光纤BRAGG光栅传感器 HDPE缠绕增强管 应变检测 温度补偿 热塑管

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轴向压缩荷载作用下纤维增强柔性管渐进失效研究 被引量：1

12

作者 卜嘉润 刘文成 +1 位作者 王树青 丁新东 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第7期57-64,90,共9页

以一种黏结型的纤维增强柔性管为研究对象,基于ABAQUS/Explicit建立纤维增强柔性管的实体单元模型,根据Hashin-Yeh失效判据判断柔性管模型失效情况,使用了嵌套非线性刚度退化模型的VUMAT子程序,发展了轴向压缩下纤维增强柔性管的渐进失... 以一种黏结型的纤维增强柔性管为研究对象,基于ABAQUS/Explicit建立纤维增强柔性管的实体单元模型,根据Hashin-Yeh失效判据判断柔性管模型失效情况,使用了嵌套非线性刚度退化模型的VUMAT子程序,发展了轴向压缩下纤维增强柔性管的渐进失效模型,具有准确判断柔性管在压缩工况下失效模式、位置的功能。通过压缩实验验证了有限元模型,数值模拟与实验得到的力与位移关系吻合较好。在此基础上进一步分析了压缩工况下,柔性管各失效模式的演化过程。研究结果表明:压缩工况下,纤维增强柔性管失效的主要模式为基体压缩及纤维压缩失效,且各失效模式出现于管道的不同位置。柔性管纤维缠绕角度大于30°时,主要的失效模式由纤维压缩失效变为基体压缩失效。 展开更多

关键词 纤维增强柔性管 轴向应力 Hashin-Yeh失效判据 刚度退化 渐进失效 复合材料

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增强热塑性复合管在酸性环境下的耐蚀性能 被引量：14

13

作者 魏斌 戚东涛 +3 位作者 李厚补 齐国权 蔡雪华 丁楠 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期87-92,共6页

增强塑料复合管被认为是解决酸性气田地面集输管道腐蚀问题的有效手段之一,内衬层、增强层与金属连接接头的耐蚀性能是增强热塑性复合管整体防腐性能的决定性因素。为此,采用高温高压釜、材料试验机、维卡软化温度测定仪和红外光谱仪等... 增强塑料复合管被认为是解决酸性气田地面集输管道腐蚀问题的有效手段之一,内衬层、增强层与金属连接接头的耐蚀性能是增强热塑性复合管整体防腐性能的决定性因素。为此,采用高温高压釜、材料试验机、维卡软化温度测定仪和红外光谱仪等设备,测试了一种玻纤增强热塑性复合管内衬层、增强层与金属连接接头在模拟酸性环境(总压为10 MPa,H_2S分压为0.6MPa,CO_2分压为0.25 MPa,温度为80℃)下的耐腐蚀性能。结果表明:经高温高压环境浸泡试验后,内衬层材料PVDF及玻纤增强树脂层均发生了溶胀增重(增重率小于1%),PVDF拉伸强度下降了3.15%,维卡软化温度下降了3.4℃,PVDF结构成分未发生明显变化,玻纤树脂增强层拉伸强度下降了13.11%,PVDF和玻纤增强树脂适合作为酸性环境下应用的复合管机构材料;3种金属接头材质在模拟环境中腐蚀速率高低次序为:L360NS>316L>Alloy825,镍基合金825和316L属于轻度腐蚀,适合作为连接接头材料。 展开更多

关键词 油气田 增强热塑性复合管 聚偏氟乙烯 玻纤增强树脂 酸性环境 高温高压 金属接头 耐腐蚀性能

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增强热塑性塑料复合管的发展现状与展望 被引量：3

14

作者 刘阳 董一直 +7 位作者 吴超 张斌 王乐乐 姜子涛 李秋扬 杨瑞 阴佳乐 候娟 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期8-15,共8页

增强热塑性塑料复合管(RTP)在油气田开发、油气集输、海洋油气开发等领域应用广泛,其作为潜在替代高级管线钢的新型管材,不仅可以克服金属管道腐蚀问题,还具有柔韧性强、施工方便、经济效益好的特点。调研了非金属复合管的发展现状,对... 增强热塑性塑料复合管(RTP)在油气田开发、油气集输、海洋油气开发等领域应用广泛,其作为潜在替代高级管线钢的新型管材,不仅可以克服金属管道腐蚀问题,还具有柔韧性强、施工方便、经济效益好的特点。调研了非金属复合管的发展现状,对比了各类非金属复合管的性能特点,并重点介绍了增强热塑性塑料复合管(RTP)的相关标准、技术发展现状与应用情况,总结了非金属复合管应用问题及发展方向,提出了未来发展建议。 展开更多

关键词 油气管道 非金属复合管 增强热塑性塑料复合管(rtp) 输氢复合管

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柔性复合管多维交叉分类体系与工程应用研究进展

15

作者 李青 范欢 +1 位作者 徐含 李瑞盈 《复合材料科学与工程》 2025年第8期148-156,共9页

柔性复合管作为传统金属管道的替代品,凭借其轻量化、耐腐蚀和高柔性等优势,在深海油气开发和氢能输送等领域备受关注。本文在多维交叉视角下,聚焦于柔性复合管的材料、结构以及功能各维度,深入剖析三者协同机制,旨在为相关领域的科研... 柔性复合管作为传统金属管道的替代品,凭借其轻量化、耐腐蚀和高柔性等优势,在深海油气开发和氢能输送等领域备受关注。本文在多维交叉视角下,聚焦于柔性复合管的材料、结构以及功能各维度,深入剖析三者协同机制,旨在为相关领域的科研与实践提供系统性的参考。通过梳理近年来国内外在柔性复合管方面的研究动态,详细阐述柔性复合管从分类体系到实际工程应用这一过程的研究进展,同时对其面临挑战与发展方向做出展望,以助力能源、化工等行业基础设施建设的持续优化升级。 展开更多

关键词 柔性复合管 增强热塑性复合管 分类体系 复合材料

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