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钢丝缠绕增强塑料复合管道的极限强度分析与研究
| 论文题名： | 钢丝缠绕增强塑料复合管道的极限强度分析与研究 |
| 关键词： | 钢丝缠绕增强塑料复合管道;极限强度;力学性能 |
| 摘要： | 钢丝缠绕增强复合管(PSP)是一种性能优良的热塑性复合管。它是用高性能粘树脂将内外层高密度聚乙烯材料(HDPE)与以热塑性塑料为基体，高强度钢丝倾角错绕成型的网状骨架为增强体紧密地连接在一起的复合结构。基体不仅能够抵抗外力荷载，而且包裹钢性材料，使管道整体具有优良的防腐蚀能力，钢丝增强层大大提高管道极限承载能力作用。这种管道集合了钢管和塑料管两者的主要优点，而且加工制作方便高效，结构复合合理可靠，克服了其他复合管钢塑结合面粘结力差的缺陷，综合性能优越，市场应用前景广阔。 本文对PSP管道进行了详细的力学性能分析与研究。分别从理论、有限元、工程公式，试验等四个方面研究管道的极限强度，另外分析了管道生产制造及运行过程的缺陷对其力学性能的影响，最后研究了重锤夯击对埋地管道的力学性能的影响。具体工作如下所示: (1)结合PSP管道的结构特点，将其简化为多层平面应力模型，对复合层进行简化处理，得出材料物理参数，推导管道在静水压力作用下的力学模型，应用MATLAB编程分析管道受内压作用的力学反应，并与abaqus结果对比分析。 (2)通过力平衡法推导管道的内压爆破压力公式，并与理论、有限元、试验结果对比分析。基于可靠性的安全系数方法，根据不同工况的可靠度等级，采用FORM方法计算验算点值，得出内压爆破值的设计系数。 (3)通过abaqus建立PSP管道缺陷模型，分析对极限强度的影响。分别分析了断丝引起的钢丝不均匀分布，层与层界面剥离及外层PE破损（轴向、环向、径向）对管道内压的影响。通过建立大量有限元模型找出各种缺陷对极限强度的影响规律。 (4)通过abaqus建立埋地管道受重锤夯击的第三方破坏模型。建立PSP和纯PE管两种埋地管道模型，对比分析PSP管和纯PE管受冲击荷载的力学反应。建立不同冲击能、埋置深度等参数模型，研究其对管道冲击作用的影响。 |
| 作者： | 熊海超 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 白勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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