連續(xù)管(CT)是石油開采設(shè)備中的關(guān)鍵部件，通常纏繞在大直徑卷筒上，長度一般在幾百米到幾千米之間。復(fù)合材料應(yīng)用于CT有利于降低結(jié)構(gòu)重量，提高耐腐蝕性能及疲勞性能。CT在工程中的應(yīng)用，要求其具備良好的彎曲性能，熱固性復(fù)合材料制品存在脆性大、延伸率低的缺點(diǎn)。針對上述問題，本文圍繞復(fù)合材料管的纏繞角度、屈曲特性、破壞特征、典型鋪層等方面進(jìn)行了研究，對影響復(fù)合材料管彎曲性能的因素進(jìn)行了分析，為彎曲變形復(fù)合材料管的設(shè)計以及大延伸率、非脆性斷裂制品的研制提供了理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:
采用中溫固化環(huán)氧樹脂體系，運(yùn)用真空輔助樹脂傳遞模塑工藝制備了不同鋪層角度的對稱均勻?qū)雍习澹⑼ㄟ^拉伸性能測試，研究鋪層角度對延伸率的影響;采用纏繞成型工藝制備不同鋪層角度、徑厚比的試樣，采用四點(diǎn)彎曲性能測試，對影響制品彎曲性能的因素進(jìn)行研究，并觀察斷口破壞特征。利用ABAQUS有限元分析軟件，運(yùn)用最大應(yīng)力準(zhǔn)則和Tsai-Wu張量準(zhǔn)則預(yù)測失效彎矩。在線性特征值屈曲分析基礎(chǔ)上，利用RIKS算法完成非線性分析，并與實際結(jié)果作對比。具體研究結(jié)果如下:
±45°均衡層合板斷裂應(yīng)變及許用應(yīng)變最大，當(dāng)鋪層角度大于45°時，隨著角度的增加，許用應(yīng)變迅速下降。
±45°纏繞試樣具有最大的斷裂延伸率和曲率半徑，進(jìn)行柔性復(fù)合材料管制備時，首選纏繞角度為±45°，并且纏繞角度要避免大于45°。
不同的纏繞角度和徑厚比對纏繞管失效形式有較大影響:當(dāng)徑厚比一定，隨著纏繞角度的增大，纏繞管由于材料達(dá)到極限應(yīng)變而失效。反之，纏繞角度越小，在達(dá)到極限應(yīng)變之前將發(fā)生屈曲失效;纏繞角度一定時，隨著徑厚比的增大，纏繞管由極限應(yīng)變失效轉(zhuǎn)變?yōu)榍А?/span>
大角度纏繞能夠?qū)η茐钠鹨种谱饔茫谥破蜂亴釉O(shè)計中引入大角度鋪層，可以提高纏繞管彎曲變形能力。
將極限應(yīng)變小的置于內(nèi)層，極限應(yīng)變大的置于外層，由內(nèi)而外，極限應(yīng)變依次增大，有利于提高整體彎曲變形能力。但是，不能將環(huán)向鋪層置于最內(nèi)層，應(yīng)將其置于具有較大極限應(yīng)變的鋪層之間。
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