碳纤维复合材料(CFRP)加固含腐蚀缺陷的TT型管节点静力性能研究

对碳纤维复合材料(CFRP)加固含腐蚀TT型管节点进行支管轴向压力静力试验测试。为了研究加固后的效果,又对相同尺寸的未加固TT型管节点进行了试验测试。结果表明:采用CFRP对含腐蚀TT型管节点进行加固可以减小管节点相贯区域处的失效范围,缓解该处的应力集中现象,使主管表面的塑性变形和椭圆化程度得到改善;CFRP加固后管节点的极限承载力提升了22.7%,说明CFRP可有效地提高管节点的极限承载力。基于ABAQUS有限元分析软件,分别对加固前后的TT型管节点进行了仿真模拟,验证了模型(TT-1和TT-1-C)的正确性。参照海洋平台结构中所使用的TT型管节点尺寸参数范围,选取了60个不同尺寸参数的TT型管节点。利用有限元分析法,建立了不同层数的CFRP加固不同尺寸参数(支管与主管的管径比β、主管的径厚比γ)管节点的有限元分析模型。研究结果表明:采用国产碳纤维对海洋平台结构中不同尺寸参数的TT型管节点进行加固,其加固效果十分明显;当TT型管节点尺寸参数一定的情况下,随着CFRP粘贴层数n的增加,管节点的极限承载力随之提升;当CFRP粘贴层数n≥3时,84%的TT型管节点极限承载力的提高率均能达到20%以上;在保持主管外径一定的情况下,当β=0.2~0.61时加固前后管节点的极限承载力与β呈正相关,当γ=12~21时加固前后管节点的极限承载力与γ呈负相关。

CFRP加固含凹痕缺陷的T形管节点静力性能研究

通过对现有的碳纤维复合材料(CFRP)加固T形管节点试验进行有限元模拟,并得到试验验证之后,将该种建模方法用于CFRP加固含凹痕缺陷的T形管节点研究,考察了CFRP对含凹痕缺陷的T形管节点加固以及修复的有效性。采用ABAQUS软件研究了含凹痕缺陷T形管节点在未经CFRP加固和采用CFRP加固后两种情况下的静力性能差异。研究结果表明:由于凹痕的出现,T形管节点的刚度和极限承载力均会产生下降,且不同尺寸的凹痕对管节点的刚度和承载力的影响不相同,凹痕的范围越大、深度越深,节点的刚度和极限承载力下降越明显。分别采用缠绕5层和10层的CFRP对含凹痕缺陷的T形管节点进行加固时,其极限承载力分别提高了16.3%和26.8%。采用CFRP加固后T形管节点的极限承载力可高于不含凹痕缺陷的未加固管节点的承载力,说明CFRP对于加固含凹痕T形管节点是有效的。