复合材料缠绕修复腐蚀管道的有限元模型研究

复合材料修复管道技术具有修复时间短、修复工艺简单以及修复成本低等优势。为了研究复合材料缠绕修复腐蚀管道的失效机理,采用ABAQUS软件中的Cohesive单元建立了新型复合材料修复计算模型,通过其子程序USDFLD编写了复合材料失效Hashin准则,进而可对复合材料修复后的界面破坏失效模式进行判断。同时进行了玻璃纤维缠绕修复腐蚀管道的拉伸试验,用试验结果对有限元的模型的分析结果进行验证。分析结果表明:在研究复合材料缠绕修复腐蚀管道时,有限元模型界面应采用Cohesive单元,连接方式应采用tie约束连接;复合材料使用Hashin准则判断失效时,可以更加清楚地了解管道的失效模式;当管道承受拉伸时,粘接层会先发生脱粘现象。管道在内压载荷作用时,复合材料最内层基体首先开裂,然后逐渐向外扩散,并且管道爆破时,复合材料层未发生完全失效。所得结论可对复合材料缠绕修复管道的后续研究提供数值支撑。

Study on Finite Element Model of Repairing Corroded Pipe by Enwinding Composite Material