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抗拉铠装层力学性能的介绍

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:忽略旋转,表达式可写为图15.5抗拉铠装层变形示意图式中α——螺旋线的缠绕角度;Rm,i——平均半径;L——管道长度。由于在当前步骤中使用的Es来自前一步骤,其值实际上更大,因此所获得的总拉力可能大于其实际情况。图15.6抗拉铠装层平衡状态示意图抗拉铠装层的环向应力将导致压力限制或挤压到其相邻层。以内层抗拉铠装层为例,通过将式代入式和式,并考虑外层抗拉铠装层产生的约束压力的影响,可以得到接触压力PC:其中,

抗拉铠装层力学性能的介绍

由于抗拉铠装层钢带的螺旋形状,一旦它们承受拉伸载荷,它们就会沿着线轴向呈现伸长应变εi(i=1,2,分别代表内外铠装层)。它可以表示为DL(沿纵向的位移)和DRW(径向上的位移)的组合,如图15.5所示,其中s和s′分别表示螺旋线的未变形长度和变形长度。这里采用的数学模型引自Knapp[4]。忽略旋转,表达式可写为

图15.5 抗拉铠装层变形示意图

式中 α——螺旋线的缠绕角度;

Rm,i——平均半径;

L——管道长度。

沿螺旋轴向的拉力可分为两个部分:管的环向和管的轴向。每条线的环向应力可表示为

式中 Es——构成材料的割线杨氏模量。(www.xing528.com)

应该指出的是,在增量过程中,Es在每个步骤中都会发生变化,以便考虑材料的可塑性。由于在当前步骤中使用的Es来自前一步骤,其值实际上更大,因此所获得的总拉力可能大于其实际情况。但是如果增量足够小,则该误差将被控制在可接受的范围内。

图15.6 抗拉铠装层平衡状态示意图

抗拉铠装层的环向应力将导致压力限制或挤压到其相邻层。由于同一层中的钢带之间的间隙,引入填充因子βi,其表现由钢带填充的区域与间隙之间的关系。等效的抗拉铠装层圆柱体的平衡状态如图15.6所示,接触压力可以推导为

式中 h——钢带的厚度。

以内层抗拉铠装层为例,通过将式(15.7)代入式(15.8)和式(15.9),并考虑外层抗拉铠装层产生的约束压力的影响,可以得到接触压力PC

其中,

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