玻纤增强柔性管结构敏感性研究与数值分析

摘要

针对在海洋油气开采中传统钢管质量大、易腐蚀老化等问题，亟需找到一种质量小、强度高且耐腐蚀的新型柔性管道，选用玻纤增强柔性管开展了研究，基于复合材料层合板理论建立了玻纤增强柔性管的理论模型，采用ABAQUS建立了管道整体的有限元模型，通过相关文献验证了模型的准确性，分析了缠绕角度在拉伸、压缩、弯曲、拉伸-弯曲以及压缩-弯曲5种荷载工况下对管道应力的影响，并着重分析了拉伸工况下增强层缠绕层数对管道应力的影响.结果表明：柔性管增强层是管道主要的承载结构.综合5种工况模拟结果，得到柔性管增强层最佳缠绕角度为（±45°）～（±55°），增强层缠绕层数在4～16层时，柔性管承载能力有较大提高，超过16层后，承载能力无明显提高.

关键词

海洋管道 / 纤维增强 / 复合材料柔性管 / 有限元 / 缠绕角度