冯德华, 綦耀光, 余焱群,2

(1.中国石油大学(华东)机电工程学院,山东青岛 266580;2.中国石油大学(华东)海洋物探及勘探设备国家工程实验室,山东青岛 266580)

深水是油气资源勘探开发的重要领域,在恶劣的海洋环境下管道需安全可靠地工作运行,这对管道的结构性能提出了苛刻的要求。纤维增强复合材料柔性管凭借其更好的耐腐蚀性能、高刚度重量比和低维护成本等优势逐渐取代了传统的碳钢钢管,在油气行业中受到越来越多的关注[1]。Herakovich等[2-6]最早针对纤维增强复合材料的边缘效应、剪切特性、工程性能、裂纹扩展和热应力等方面进行了大量基础研究。目前国内外学者所开展的不同载荷下的柔性管性能研究,其研究对象多以热固性材料为基体,多为环氧树脂、固化型聚酰亚胺树脂等,由于热固性材料伸长率很小,在理论分析中普遍简化为线弹性结构。Chouchaoui等[7-8]提出了正交各向异性层合管在内外压、拉、弯、扭等载荷作用下的应力和位移的通用解析模型,计算了在不同铺设角度和径厚比下的位移和应力。Rosenow等[9]采用经典层合板理论,以纤维缠绕热固性复合材料管为研究对象,考虑双轴和环向压力及拉伸等多种荷载,分析了缠绕角对管道力学性能的影响。Mertiny 等[10]以实验的方式对热固性基体多角度纤维缠绕管在内压及轴向力条件下的力学性能进行了研究。Frost等[11]指出热塑性纤维增强复合材料柔性管(RTPs)可应用于油田油气的输送,以热塑性材料为基体的纤维缠绕复合管开始发展。……