双金属衬里复合管内衬塌陷失稳三维有限元研究

针对双金属衬里复合管的内衬塌陷失稳问题,建立了三维有限元力学模型,研究了受限内衬临界失稳载荷与后屈曲构型之间的相互关系,并将计算结果与二维平面应变有限元模型的计算结果进行了对比,最后通过实物实验评价了两种模型的适用性。结果表明:使用三维有限元模型计算的临界失稳载荷值与实验结果的相对误差为1.33%;衬管的临界失稳载荷值是缺陷敏感的,0.6%的不圆度缺陷会使其临界失稳载荷下降约50%;二维模型与三维模型(长径比L/D>6)计算的受限内衬的临界失稳载荷值几乎无误差,但对于计算衬管的临界坍塌扩展传播压力Ppc,三维模型的计算结果更接近实验结果。建立的三维有限元力学模型可以准确地求解受限内衬的临界失稳行为,为双金属衬里复合管的内衬止屈设计、保证集输系统安全运行提供了理论依据。