大口径热塑性复合材料管及接头内压失效分析

大口径复合管端部连接接头在高内压作用下可能出现接头拔脱现象,有必要针对内压作用下的复合管和端部接头进行失效分析。采用有限元软件ABAQUS建立复合管和扣压式接头的数值模型,通过UVERM子程序定义多种复合材料失效准则对复合管失效压力进行预测,并开展内压失效实验进行验证。结果表明,不同失效准则对爆破压力预测结果影响很大;扣压量是影响复合管接头结构强度的重要因素;复合管扣压式接头的结构强度符合设计要求,可为热塑性复合材料管的接头选配和工程应用提供参考。

热塑复合管单角度与多角度铺层截面设计研究

热塑性复合材料管(Thermoplastic Composite Pipes,TCP)因为优异的力学和化学性能,包括易弯曲、强度高、耐腐蚀等,在石油与天然气的开采和运输过程中得到了越来越广泛的应用。在深水油气田的开发过程中,管道自重和输送压力的增加对海洋柔性立管的结构设计提出了更加具有挑战性的要求。采用ABAQUS有限元软件研究管道内压承载力和拉伸承载力与管道增强层缠绕角度的关系,进而针对假定的内压荷载和拉伸荷载对TCP管道增强层进行单角度铺层的截面设计。在此基础上,设计了一种采用多角度铺层的TCP管道结构。研究结果表明,在满足相同的设计内压和设计拉伸荷载的情况下,多角度铺层TCP管道比单角度铺层TCP管道的增强层壁厚更薄,需要的纤维增强单向带材料更少,多角度铺层TCP管道具有更好的经济适用性。研究结果可为热塑性复合材料管生产提供参考。