薄壁衬层再生复合管材层间界面力学行为分析
2021-07-29卢召红王凯勃王尊策刘海水
工程科学与技术 2021年4期
卢召红,王凯勃,王尊策,2*,徐 艳,刘海水
(1.东北石油大学 土木建筑工程学院,黑龙江 大庆 163318;2.中国石油管道科技研究中心 油气储运重点实验室,河北 廊坊 065000)
薄壁内衬复合管道是伴随着埋地管道非开挖修复技术而提出的一种管道再生技术,管壁是由原带腐蚀管钢和薄壁内衬层组成的复合管材。为保证复合管材层间良好的力学性能,层间需确保良好的粘结,并针对粘贴修复结构层间界面应力进行设计分析[1]。在层间界面力学性能研究中,Vilnay[2]和Roberts[3]针对粘结钢板修复混凝土梁的方法,利用弹性分析理论,假定材料为线弹性,分析了环氧树脂粘结层的层间应力状态,推算出粘结层的剪切力和层间剥离力。
Abdelouahed[4]通过假定粘结界面上剪切应力沿粘结层厚度均匀分布,考虑粘结层两侧材料的剪切变形影响,进行了层间应力理论分析,建立了适用于各种材料间粘结层界面的剪切应力计算公式,即变形兼容方程,分析结果表明,忽略被粘结材料剪切变形的经典解,对粘结层界面应力分布的不均匀性和最大界面应力的计算结果与实际值相比偏于保守。Shen[5]和Yang[6]等得出的高阶解析解给出了界面应力的显示表达式,但表达式较为复杂,不适合直接用于加固设计。为了利用有限元分析方法对层间界面应力进行分析研究,Jiann-Quo[7]、Kam[8]、彭福明[9]等先后提出了剪切弹簧、板-弹簧、实体-弹簧-板(壳)等方法将粘结层简化为线弹性实体单元,建立了有限元分析模型并进行了相应的研究,但与实际的层间界面作用存在较大误差。……
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