可折疊熱塑性復(fù)合材料接頭的力學(xué)性能

編號：CYYJ043507

篇名：可折疊熱塑性復(fù)合材料接頭的力學(xué)性能

作者：劉羽熙 陳玉 劉少柱 荊祥海

關(guān)鍵詞： 可折疊復(fù)合材料接頭 非開挖穿插 非線性有限元分析 折疊和展開

機構(gòu)： 滁州學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院 連云港經(jīng)緯復(fù)合新材料有限公司 國家管網(wǎng)集團北方管道有限責(zé)任公司

摘要： 開發(fā)了一種芳綸纖維增強熱塑性樹脂復(fù)合材料接頭,用于海洋管道非開挖穿插修復(fù)內(nèi)襯管的連接。靜液壓爆破測試結(jié)果表明內(nèi)壓作用下的失效模式是管體本身纖維發(fā)生斷裂,接頭處保持完好;拉伸測試結(jié)果表明接頭拉伸強度高于內(nèi)襯管本體強度,滿足穿插施工要求。分別建立復(fù)合材料接頭的內(nèi)壓、拉伸和折疊展開分析模型,通過有限元分析預(yù)測了內(nèi)襯管及接頭的極限強度、應(yīng)力應(yīng)變分布和變化趨勢。有限元結(jié)果顯示內(nèi)壓作用下主要承載結(jié)構(gòu)為環(huán)向纖維,最大應(yīng)變發(fā)生在接頭與內(nèi)襯管本體交接的位置。拉伸作用下主要承載結(jié)構(gòu)為軸向纖維,外層熱塑性聚氨酯邊緣位置由于應(yīng)力集中導(dǎo)致應(yīng)變較大,但仍在材料極限彈性應(yīng)變范圍內(nèi)。折疊展開大變形過程中,最大應(yīng)變發(fā)生在折疊階段,接頭應(yīng)變與內(nèi)襯管本體應(yīng)變相近。研發(fā)的管體中間接頭制造方便,尺寸與內(nèi)襯管匹配性好,可以進行連續(xù)盤卷、折疊,滿足海底管道一次性長距離修復(fù)的要求。