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钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳数值模拟

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-12-04  来源:复材应用技术网  浏览次数:15
       钢丝缠绕增强塑料复合管( PSP)外压失稳研究(I)和(II)两部分分别对其临界失稳压力进行了试验和理论方面的研究。由于失稳分析属于非线性、大变形问题,而对含初始几何缺陷PSP的稳定性进行理论计算更为复杂,所以本文基于大型有限元软件ANSYS,采用特征值法和非线性法对PSP在外压载荷作用下的力学响应进行数值模拟,分别得到复合管的临界失稳压力和失稳模态;基准模型经特征值法分析得到临界失稳压力为0. 97 MPa,经非线性法分析得到临界失稳压力为0. 83 MPa;分析了边界支持和初始缺陷对复合管外压稳定性的影响,得到临界失稳压力和波纹数随长径比的变化关系。

       PSP的材料力学性能为各向异性,失稳分析属于几何非线性、大变形问题,对于实际应用的管材往往还存在不圆度、壁厚不均等初始缺陷,因此理论计算分析含初始几何缺陷PSP的稳定性较为复杂。有限元分析在模拟复杂工程实际问题具有明显的优势‘。
 
        由多种不同材料层合的圆柱形复合管体结构进行有限分析,研究了缠绕角度与应力最大值的关系及固有频率随缠绕角度的变化律。A.G. Mamalis等用LS-DYNA 3D模拟了正方形纤维增强塑料管在静态轴向压缩和冲击试验中的压缩性能和压碎相应。用有限元软件对多边形复合管道进行了应力和失效分析,得到在内压作用下,不同边角过度半径处峰值应力随纤维方向及扭转载荷的变化律。等对PSP进行了强度计算分析,给出了复合管压力与弹性变形的关系式。但对于PSP外压失稳有限元分析研究还未见报道。
 
       本文将建立PSP多层正交各向异性层合壳模型,分别采用特征值法和非线性屈曲分析法计算PSP临界失稳压力,同时考察边界约束和初始缺陷对临界失稳压力的影响。

资料下载:   钢丝缠绕增强塑料复合管外压失稳研究Ⅲ——数值模拟.pdf
 
 
 
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