薄壁衬层再生复合管材层间界面力学行为分析

为研究薄壁衬层再生复合管材层间界面力学行为,对带腐蚀缺陷管钢与薄壁不锈钢衬层所组成的复合管材进行切向与法向拉伸破坏试验,基于试验结果,建立了带腐蚀缺陷管钢修复后的有限元分析模型。试验试件在切向力作用下的试验结果表明,随着带腐蚀缺陷管钢腐蚀程度的增加,粘结层与基层管钢剥离所占的比例逐渐减小,界面极限强度逐渐增大,界面黏聚力随着腐蚀损失率的增加略有增加,但随着粘结材料失效所占比例的增加,这种增加趋势慢慢趋于平缓,层间界面切向破坏以粘结材料内聚力失效为主。试验试件在法向力作用下的试验结果表明,各试件的破坏形式基本相同,破坏以粘结层内聚力失效破坏为主。利用差值法建立复合管材层间界面切向应力与相对位移双线性本构关系模型,界面法向应力与相对位移之间的关系也可简化为双线性本构关系。通过有限元分析模型对试件进行了数值分析,分析结果与试验结果基本吻合,双线性界面内聚力模型在有限元模型分析中能够准确模拟薄壁内衬复合管材层间力学性能,研究内容和结果可为埋地管道非开挖连续内衬修复技术提供理论依据。

薄壁内衬再生复合管临界屈曲分析

为研究不同腐蚀程度下薄壁内衬修复材料对再生复合管临界屈曲的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了薄壁内衬再生复合管道力学分析模型,对管流方向力作用下腐蚀管道修复前后的屈曲性能进行分析。结果表明,等效弹性模量法可以对带内腐蚀缺陷管道的临界屈曲问题进行分析计算,随着腐蚀损失率的增加,临界屈曲荷载相应减小,腐蚀损失率对临界屈曲的影响较大。对不同内腐蚀损失率的基层管壳,采用不同薄壁内衬材料修复后,其屈曲性能具有明显的增强,对腐蚀损失率约20%的管壳,修复后的临界屈曲载荷增大了约2倍。对腐蚀损失率越大的基层管钢,修复后的临界屈曲值增加幅度越大。