纤维增强热塑性复合管疲劳性能研究

作     者：张磊 娄敏 ZHANG Lei;LOU Min

作者机构：中石化上海海洋油气分公司上海200120 中国石油大学(华东)山东青岛266400 

出 版 物：《舰船科学技术》 (Ship Science and Technology)

年 卷 期：2024年第46卷第2期

页      面：23-30页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家重点研发项目(2016YFC0303800) 

主　　题：复合材料管 疲劳 二次开发 有限元 剩余刚度 

摘      要：纤维增强热塑性复合管(FRTP)由于较小的弯曲刚度、较轻的自身质量和良好的抗腐蚀性能等优点,在海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文以FRTP为研究对象,首先通过开展拉-拉单轴疲劳实验得到S-N曲线,并基于剩余刚度理论确定FRTP刚度衰减模型。通过Abaqus有限元软件建立FRTP三维有限元模型,利用Fortran语言编写UMAT子程序模拟其在σmax=80%σs、65%σs、55%σs、40%σs等4种应力水平疲劳荷载下的疲劳过程。从应变和变形两方面进行疲劳分析,基于刚度衰减模型对60%σs应力水平疲劳荷载下的FRTP疲劳过程进行预测。结果表明管道刚度随着荷载循环周次的增加而逐渐衰减,在疲劳寿命前期,荷载应力水平越高,刚度衰减越快。