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海洋工程 2024年第3期42卷 44-59页

作者：何杨烨谭健韩元明袁坤刘军鹏安峰辰中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249

海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确... 详细信息

海洋新型纤维增强热塑性立管因其可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点,在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系,且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷,其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题,进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导,求解了稳态温度和应力分布,首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解,并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力(Max Stress)准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效,基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势,增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数,选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大,管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。

关键词：海洋立管热塑性管轴对称载荷温度分布失效分析极限承载力

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热塑性管对折贴标机设计与研究

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包装工程 2019年第15期40卷 194-199页

作者：刘静张艳霞刘雪松西南技术工程研究所

目的研制一种适应于热塑性管的对折贴标机,以提高热塑性管贴标效率和贴标质量。方法结合机械动力学设计基础理论,运用SolidWorks三维设计软件等现代机械设计方法,并根据客户提供的设计要求、功能参数,以及生产现场手工贴标工艺流程,进... 详细信息

目的研制一种适应于热塑性管的对折贴标机,以提高热塑性管贴标效率和贴标质量。方法结合机械动力学设计基础理论,运用SolidWorks三维设计软件等现代机械设计方法,并根据客户提供的设计要求、功能参数,以及生产现场手工贴标工艺流程,进行贴标机结构设计。最后加工物理样机进行实际测试研究。结果贴标机能够对直径为5~20mm内的不同热塑性管进行贴标,据统计该贴标机的贴标速度可达1200pcs/h,同时每一个贴好的标签基本一致,且表面没有划伤和污染现象,贴标精度和效率明显高于人工贴标。结论该贴标机满足热塑性管的实际生产需求。

关键词：对折贴标机结构设计热塑性管贴标效率

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热塑性管贴标机结构设计技术研究

热塑性管贴标机结构设计技术研究

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作者：郜飞翔中北大学

学位级别：硕士

在汽车内部,各类管路作为气、液输送的载体,对于保障汽车的正常运行具有决定性作用。汽车管路系统中热塑性管数量、种类繁多,且长度、形态各异。粘贴于管体表面上的标签作为仓储、装配过程中的标识,直接影响着后期的储存、管理和总装工... 详细信息

在汽车内部,各类管路作为气、液输送的载体,对于保障汽车的正常运行具有决定性作用。汽车管路系统中热塑性管数量、种类繁多,且长度、形态各异。粘贴于管体表面上的标签作为仓储、装配过程中的标识,直接影响着后期的储存、管理和总装工序。标签的粘贴效率、质量对提高管路系统装配速度和准确性具有重要作用。传统的贴标方式大都是由人工完成,生产效率低,一致性差,贴标质量难以保证,因此研究一种操作简单、结构紧凑、适应性强、满足汽车管路生产行业需求的自动贴标系统具有重要的工程实用价值。本文针对某热塑性管生产企业提出的贴标生产需求,开发了一种对折式贴标设备,具体研究内容如下:首先,在分析贴标生产需求的基础上,确定了设备的适用范围、工艺流程和相关技术参数,并设计出贴标机的整体结构方案和控制方案。其次,对贴标机的供标机构、吸标合标机构、定位机构以及其他辅助机构进行了分析和设计。提出了一种具有自适应调节功能的合标装置,能够根据管径的变化自动调节压标位置,无需更换工装即可完成管径为5-20mm热塑性管件的贴标生产,采用SolidWorks对上述机构进行三维建模。再次,通过ANSYS Workbench仿真软件对贴标机的工作平台进行静力学仿真和模态仿真分析。一方面保证结构强度在许可范围内,另一方面使得主要零部件固有频率可以有效的避开设备工作频率,防止发生共振。最后,在完成各个部件的设计、加工、装配后,制定了各机构的工作顺序,采用PLC编写了设备的控制程序,使各个机构协调动作,实现了对折贴标。实际生产过程表明,该对折贴标设备平均完成一次贴标时间低于2.5秒,贴标误差在0.3mm内。贴标效率、质量优于人工贴标,达到了设计要求。

关键词：贴标机热塑性管结构设计控制仿真

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海洋纤维增强热塑性立管极限承载拉力预测方法

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海洋工程 2023年

作者：何杨烨谭健韩元明袁坤刘军鹏安峰辰中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院

海洋新型纤维增强热塑性立管因可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点，在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系，且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷，其失效模式尚未明确... 详细信息

海洋新型纤维增强热塑性立管因可盘卷、耐腐蚀、耐疲劳和轻质化等优点，在深水油气开发中应用前景十分广阔。热塑性立管具有复合材料的各向异性、受力耦合效应及复杂的本构关系，且承受浮体运动和复杂海洋环境载荷，其失效模式尚未明确。针对轴对称载荷作用下纤维增强热塑性立管极限承载力问题，进行热塑性管稳态热传导和热应力的理论推导，求解了稳态温度和应力分布。首次给出了在任意温度载荷作用下管体径向位移的解析解，并直接求解其径向、轴向、环向和剪切应力。采用各向同性层Von Mises和各向异性层最大应力准则或Tsai-Hill准则判定热塑性管的失效，基于应力分布、失效准则和二分法计算了热塑性管的极限载荷。温度载荷、纤维铺设角度和径厚比对管道的应力分布影响显著。不同温度载荷会改变失效指数沿径向的变化趋势，增大轴向拉力将增大热塑性管的失效指数，选用不同的失效准则在管体失效判定上存在一定的差异。热塑性管温度越低、纤维铺设角越小及径厚比越大，管道对轴向拉伸载荷的承载能力越强。

关键词：海洋立管热塑性管轴对称载荷温度分布失效分析极限承载力

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拉伸载荷下非金属粘结型柔性立管静力分析

拉伸载荷下非金属粘结型柔性立管静力分析

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作者：佟兵中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

深水是油气资源勘探开发的重要领域,在开发过程中离不开海洋装备的支持,管道作为重要的输送设备一直受到各方面的关注。随着水深加大,传统的钢制管道因其自身的缺陷而存在发展瓶颈,开发一种新型管道势在必行。在柔性管道中,非金属粘结型... 详细信息

深水是油气资源勘探开发的重要领域,在开发过程中离不开海洋装备的支持,管道作为重要的输送设备一直受到各方面的关注。随着水深加大,传统的钢制管道因其自身的缺陷而存在发展瓶颈,开发一种新型管道势在必行。在柔性管道中,非金属粘结型的,以热塑性材料为基体,以纤维为增强体的复合材料管道,凭借其重量轻、耐腐蚀、柔性好等优点在众多新型管道中脱颖而出,但其关键技术却被国外公司所垄断,目前在国内关于基础理论的研究开展的也相对较少,本文研究热塑性纤维缠绕复合柔性管在拉伸及温度作用下的力学性能。本文以热塑性纤维缠绕复合材料柔性管为研究对象,通过分析管道在受拉过程中的几何变形,对管道截面进行简化,并根据层数将圆管截面分割成多个圆环结构,通过位移连续条件构建整体应力应变关系,结合弹塑性材料本构关系,构建拉伸作用下的力学模型,利用MATLAB的符号求解器和强大的数值求解能力进行求解,分析了增强层数、纤维角度、纤维数量等参数的影响,获得了管道在整个拉伸过程中的力学性能。在温度作用下,通过热传导方程确定管道温度分布及温度梯度,将温度应力引入模型整体应力应变关系中,考虑不同温度下热塑性基体材料的性能,获得了温度对管道整体拉伸性能的影响。研究发现:影响纤维缠绕复合管抗拉性能的主要因素是纤维的缠绕角度,缠绕角度越小,复合管的抗拉性能越好,减小纤维缠绕角度或增加小缠绕角度铺层含量,可以显著提高复合管道的抗拉能力。本文提出的两种提高管道抗拉能力的方法,以±45°为界,在缠绕角度大于±45°时,增大内衬层厚度的提升效果要优于增大增强层数,在缠绕角度小于±45°时,增大增强层数的提升效果要优于增大内衬层厚度,而且小角度增强层的提升效果远比大角度明显。温度对抗拉性能的影响非常显著,整体温度与拉伸载荷呈线性反比关系,整体温度越低,管道的抗拉能力越强,但会更早的进入屈服阶段,管道内外表面的温差对纤维的影响最为明显。

关键词：拉伸温度梯度纤维热塑性管试验

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