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题名基于有限元模拟的非金属智能连续管承压力学行为研究
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作者
张学敏
张雪茹
李厚补
陈衍华
孙琦尧
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机构
长安大学材料科学与工程学院
中国石油集团工程材料研究院有限公司
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出处
《中国塑料》
北大核心
2025年第8期62-68,共7页
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基金
国家自然科学基金面上项目(52274069)。
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文摘
采用有限元模拟研究了DN50/PN1.6 MPa非金属智能连续管在内压载荷下的力学行为,并分析了增强层中纤维体积分数、光纤不锈钢铠装层厚度及增强层层数等制造工艺参数对管道各结构层及管内缆线应力的影响。结果表明:DN50/PN1.6 MPa非金属智能连续管在2.5 MPa内压下(约1.5倍公称压力)管内缆线均处于弹性变形状态,可确保其功能性,正常服役;该结构管道的极限内压约为10 MPa,其失效形式为功能性损伤;在内压载荷下管内各结构层均呈现出螺旋式应力分布,管中缆线则呈现出高、低应力交替式的应力分布;增加增强层纤维体积分数和其层数均可以显著降低不锈钢铠装层及管内缆线在内压载荷下的应力以提高管道内压极限,但是增加不锈钢铠装层厚度对提升管道内压极限的贡献较小。此外,增加纤维体积分数在提高增强层承力的同时会促使其余各结构层处于较低应力水平,而增加不锈钢铠装层厚度及增强层层数则会降低所有结构层应力,其中增强层层数对结构层应力的影响更显著,因此在管道生产制造时应着重考虑增强层纤维体积分数和其层数的设计;针对本管道结构并综合考虑其内压极限和生产经济效益,选用增强层纤维体积分数为70%,增强层层数为4层或6层,不锈钢铠装层厚度为0.25mm的制造工艺参数较适宜。
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关键词
内压
非金属智能连续管
有限元模拟
功能性损伤
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Keywords
internal pressure
non‐metallic intelligent coiled tubing
finite element simulation
functional damage
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分类号
TQ320.6
[化学工程—合成树脂塑料工业]
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