钢丝缠绕增强塑料复合管非线性短时力学性能研究

钢丝缠绕增强塑料复合管(简称PSP)是通过高强钢丝与高密度聚乙烯(HDPE)复合成型的复合管。传统的PSP力学性能分析模型将钢丝、HDPE看作线弹性材料,其复合结构看作各向异性层合板进行分析。当原材料非线性性能较显著时,线弹性分析可能会引起较大误差。为此依据PSP管材细观特征,以钢塑分离模式建立全钢丝缠绕结构PSP模型,考虑钢丝与HDPE的非线性力学性能,以钢丝应力作为失效判据,计算分析得到PSP管的短时爆破压力。开展PSP短时爆破试验研究,试验结果用于模型验证。结果表明:非线性模型计算结果与试验结果吻合良好。

连续玻纤增强热塑性复合管内压下力学性能研究

连续玻璃纤维增强热塑性复合管(RTP管)的力学性能对工程应用有着极其重要的影响,因此,采用Halpin-Tsai组合式模型法,建立其在内压载荷下的有限元模型,并基于三维正交各向异性弹性理论,使用最大应力失效准则对复合管的内压爆破值进行理论分析计算;最后,对复合管展开短时爆破压力试验,进行验证分析。结果表明:随着内压载荷的增大,增强层所受到的力远大于内外层所受到的力,增强层在内压作用下起着主要的作用;实物RTP管的平均爆破压力值为14.15 MPa,有限元模拟分析结果值为13.28 MPa,与实验结果的相对差值为6.14%;理论计算值为16.34 MPa,与实验值吻合良好,对RTP管道的设计与应用具有重要的指导意义。