计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法技术

本发明专利技术涉及一种计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法，步骤包括：S1，输入柔性管相关设计参数；S2，柔性管各层材料本构关系求解；S3，基于欧拉‑伯努利梁理论，建立弯曲变形下柔性管横截面上各点沿管轴线方向上的应变计算公式；S4，由S2得到的材料本构关系和S3得到的应变计算公式，计算横截面各点沿管轴线方向的应力；S5，根据柔性管纯弯曲荷载下几何和静力平衡关系，建立弯矩‑曲率方程；S6，使用有限单元法求解弯矩‑曲率方程，建立弯矩‑曲率曲线，曲线峰值即为极限抗弯承载力。本发明专利技术在考虑材料非线性的同时，可高效准确的计算纤维增强柔性管极限抗弯承载力，有助于该类型柔性管截面设计和承载力校核，具有很高的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海洋工程设计领域，尤其涉及到计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法。

技术介绍

1、纤维增强柔性管由纤维增强层、内衬层及外保护层构成，如图1所示，其中内衬层与外保护层是由各向同性的高分子聚合物材料制成，纤维增强层是由高强度非金属纤维与高分子聚合物基体材料组成的正交各项异性纤维增强带经逐层缠绕、铺贴、粘接而制成。纤维增强柔性管因具有抗化学腐蚀性和比强度高等优良特性，已广泛应用于石油和天然气的运输；且相比于传统碳钢管道力学性能易受到氢脆影响的缺点，由于纤维增强柔性管的制成材料中不含金属元素，理论上不存在氢脆问题，因此可作为远海风电制氢平台与陆地储氢站间的常温气态氢气的输送工具。

2、受限于运输工具及仓储场所的物理空间，纤维增强柔性管在出厂后、运输前均需进行盘卷打包以节省空间。在盘卷过程中，纤维增强柔性管主要受到弯矩外荷载，当受到的弯矩大于柔性管抗弯承载力时，会出现管壁屈曲损伤，损坏后的纤维增强柔性管在生产服役阶段的性能将受到影响。因此，计算纤维增强柔性管的抗弯承载力是海洋管线设计的必要步骤。

3、材料非线性对于纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法，其特征在于，步骤S1输入的纤维增强柔性管构成材料的力学性能参数包括：内衬层和外保护层构成材料的单轴拉伸真实应力σPE-应变εPE曲线，纤维增强层中基体材料的泊松比νRPE及其单轴拉伸真实应力σRPE-应变εRPE曲线，纤维增强层中增强纤维材料的泊松比νFB和弹性模量EFB，纤维增强层中纤维材料体积分数VFB，纤维增强层中单层纤维增强层螺旋缠绕角

3.根据权利要求1所述的一种计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯...

【技术特征摘要】

1.计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法，其特征在于，步骤s1输入的纤维增强柔性管构成材料的力学性能参数包括：内衬层和外保护层构成材料的单轴拉伸真实应力σpe-应变εpe曲线，纤维增强层中基体材料的泊松比νrpe及其单轴拉伸真实应力σrpe-应变εrpe曲线，纤维增强层中增强纤维材料的泊松比νfb和弹性模量efb，纤维增强层中纤维材料体积分数vfb，纤维增强层中单层纤维增强层螺旋缠绕角

3.根据权利要求1所述的一种计及材料非线性的纤维增强柔性管抗弯承载力计算方法，其特征在于，步骤s2纤维增强柔性管各层材料本构关系求解过程，包括纤维增强柔性管内衬层和外保护层各向同性弹塑性材料本构关系求解、纤维增强层正交各向异性弹塑性材料本构关系求解...

【专利技术属性】
技术研发人员：高祎凡，李炜，何奔，高山，熊根，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：