可折叠热塑性复合材料接头的力学性能

开发了一种芳纶纤维增强热塑性树脂复合材料接头,用于海洋管道非开挖穿插修复内衬管的连接。静液压爆破测试结果表明内压作用下的失效模式是管体本身纤维发生断裂,接头处保持完好;拉伸测试结果表明接头拉伸强度高于内衬管本体强度,满足穿插施工要求。分别建立复合材料接头的内压、拉伸和折叠展开分析模型,通过有限元分析预测了内衬管及接头的极限强度、应力应变分布和变化趋势。有限元结果显示内压作用下主要承载结构为环向纤维,最大应变发生在接头与内衬管本体交接的位置。拉伸作用下主要承载结构为轴向纤维,外层热塑性聚氨酯边缘位置由于应力集中导致应变较大,但仍在材料极限弹性应变范围内。折叠展开大变形过程中,最大应变发生在折叠阶段,接头应变与内衬管本体应变相近。研发的管体中间接头制造方便,尺寸与内衬管匹配性好,可以进行连续盘卷、折叠,满足海底管道一次性长距离修复的要求。