海洋柔性复合软管的结构设计和试验分析

结合渤海某油田海底输气软管项目,介绍了海洋复合柔性软管的结构设计,进行了柔性软管的强度分析,以验证设计的软管性能满足相关规范的要求。通过爆破、外压压溃、径向挤压、轴向压缩、拉伸、扭转、弯曲刚度、拉弯组合等试验,进一步验证了该海洋柔性软管的强度。     

海上运输管道柔性接头内部弹性体用胶料的配方设计

研究海上运输管道柔性接头内部弹性体用胶料的配方设计。通过对柔性接头内部弹性体用胶料的橡胶[丁腈橡胶（NBR）]、补强填料、增塑剂、硫黄和促进剂进行正交试验分析,确定其最优组合为NBR6240和6280用量分别为60和40份,炭黑N330用量为55份,炭黑N550用量为12份,己二酸二辛酯用量为7份,硫黄和促进剂用量为1.8份（硫黄、促进剂CBS和促进剂TMTD用量分别为0.3,1和0.5份）。该组合配方的NBR胶料的拉伸强度达到22.6MPa,海水老化后拉伸强度变化率（绝对值,后同）和拉断伸长率变化率以及油浸泡后体积变化率较小,该组合配方胶料的性能满足柔性接头内部弹性体的性能要求。     

复合材料/金属胶接结构研究进展及发展趋势

胶接连接应用日渐广泛,特别是在汽车和航空航天等结构领域。首先分析了复合材料/金属胶接连接方式的特点,重点介绍了接头中的次弯曲效应、异质材料间刚度与热膨胀系数的不匹配特性以及载荷传递特性。然后总结了提高胶接接头强度的研究进展,主要包括增大胶接长度和宽度、选择胶黏剂、表面处理、增加胶瘤和被粘合物形状的设计等方面。最后对胶接接头的发展趋势进行了展望。     

三维编织复合材料胶接接头力学性能试验研究

为了比较三维编织复合材料阶梯型和嵌套式搭接接头的胶接修复效果,对搭接长度相同的两种接头进行了拉伸和弯曲力学性能研究。通过实验得到两种接头及完好试件的载荷-位移曲线,对比了修补后的试件强度与完好试件的强度,得到了接头试件的修复效率,并分析和总结了拉伸与弯曲试验试件的损伤过程及损伤形貌。实验结果显示:阶梯型胶接接头拉伸载荷作用下的修复率为37.75%,弯曲载荷作用下的修复率为66.25%;嵌套式胶接接头拉伸载荷作用下的修复率为18.97%,弯曲载荷作用下的修复率为21.44%。对比试验结果得出阶梯型胶接接头力学性能较好。     

玻璃/环氧压力管道的土荷载特性

定向玻璃纤维/环氧管不但具有很高的强度,而且有优良的柔性。当埋入地下受到多种荷载(包括内、外压)作用时,必须从实际出发,利用柔性管的土壤力学概念,分析其应力特性、把暴露在土荷载和内压条件下的环氧增强管性能分析结果与钢和水泥/石棉管进行比较。本文从应力的观点,讨论了模拟土壤掩埋情况下12英寸管的性能。给出了内部几何特征对诸参数,如:压扁刚度、压扁韧性、弯曲强度和压缩性能的影响数据。     

深水SCR立管柔性连接接头弯曲刚度研究

钢悬链立管(SCR)柔性接头研制技术在国外发展已比较成熟，国内独立开发的相关案例较少，及较少柔性接头的设计制造能力。考虑到立管顶端与平台之间的连接部位要承受较大的交变弯矩和轴向拉力等复杂载荷作用，研究主要针对12-inch钢悬链线SCR立管的柔性连接接头进行稳态热传导分析以及各工况条件下的强度分析，对有限元模型进行建立并计算。结果表明，柔性接头有限元模型幸存受损和水压试验过程中，螺栓应力值和主体应力值均在许用应力值以下，柔性接头具有很强的可靠性及抗疲劳性。     

mPE-g-MAH对HDPE/木粉复合材料的改性

采用废木粉填充高密度聚乙烯（HDPE）制备木塑复合材料。采用马来酸酐接枝茂金属聚乙烯（mPE—g-MAH）对复合材料进行增容和增韧，并阐述了它的增容和增韧机理。讨论了mPE—g—MAH用量对复合材料的力学性能如拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量的影响。结果表明，mPE—g—MAH不仅可明显提高复合材料的强度和韧性，而且也使材料的弯曲模量有了一定的提高。当其质量分数为16％时，复合材料的拉伸强度、冲击强度分别由原来的16．2MPa和4．5kJ／m^2提高到30．5MPa和9．8kJ／m^2。     

聚乙烯及其复合管电熔接头的失效模式与爆破压力研究

通过Abaqus有限元分析软件,建立聚乙烯（PE）及其复合管电熔接头受内压和轴向力作用下的有限元模型,分析电熔接头的应力分布规律,研究管材种类、强度对电熔接头的失效模式与爆破压力的影响规律,结合电熔接头短时爆破实验验证模型的有效性。结果表明,PE管电熔接头的失效模式是管材韧性破坏;增强热塑性复合管（RTP）电熔接头的失效模式和爆破压力受管材强度影响,随强度增加,失效模式由管材破坏转变为电熔套筒破坏,爆破压力随RTP管材强度增加先升高,随后趋于稳定。     

碳纤维增强复合材料接头研究进展

本文综合叙述了碳纤维增强复合材料接头的设计、成型工艺、强度分析、试验方法及其研究进展,重点介绍了碳纤维增强复合材料耳片接头的尺寸设计、铺层设计和承载设计,以模压法和三维编织法为例介绍了耳片接头的工艺流程,对用于接头强度分析的有限元法、解析法及其相关的强度理论进行了叙述,探讨了复合材料接头拉伸、弯曲和剪切的试验方法,指出了接头设计和试验中存在的问题和今后的研究方向。研究表明,碳纤维增强复合材料接头一般优先选择增强型层压式结构形式,三维编织呈厚度方向增强结构以及关于接头疲劳的研究是今后研究和发展的方向。     

湿热循环老化对异种基材接头力学性能影响研究

开展钢/铝粘接接头在湿热环境下的耐久性研究,选择0°单搭接接头、45°嵌接接头和90°对接接头,研究不同老化周期对接头粘接强度、失效位移、失效模式和接头刚度的影响,最后使用最小二乘法拟合出剩余强度与老化周期之间的关系曲线。研究结果表明:随着老化周期增加,粘接强度逐渐降低,经过60周期老化,45°接头粘接强度衰减最多,0°接头失效形式由内聚失效转变为界面失效为主的混合失效,45°接头失效形式由内聚失效转变为界面失效,90°接头失效模式由内聚失效转变为内聚失效为主的混合失效;老化后0°和45°接头刚度显著降低,但90°接头刚度几乎没有变化;指数函数与试验数据吻合较好。该规律可作为粘接强度预测模型,指导胶粘剂的工程应用。     

PPS/PA66/GF复合材料的制备及性能研究

在聚苯硫醚（PPS）树脂基体中引入聚酰胺66（PA66）,随着PA66含量增加,PPS/PA66共混物的拉伸强度和弯曲强度逐渐下降,结合PPS/PA66共混物的相形貌分析,提出了通过玻璃纤维（GF）的引入,制备具有互锁结构的PPS/PA66/GF三元体系复合材料,达到同时提高复合材料的强度、刚度及韧性的目的。分别考察了短玻璃纤维（SGF）和中长玻璃纤维（LGF）增强PPS/PA66的综合性能。结果表明,GF的引入显著提高了共混物的力学性能,同时,PPS/PA66/SGF和PPS/PA66/LGF复合材料的扫描电子显微镜和动态力学性能分析都表明共混物内部形成了一个高度互锁的结构。     

夹层结构榫卯T型接头弯曲破坏机理试验研究

本文针对复合材料蜂窝夹层结构榫卯胶接T型接头,进行了弯曲破坏模式和承载能力的试验研究。试验研究了不同榫头宽度、不同榫头数量的五种T型接头试验件,绘制了弯矩-位移曲线图。弯曲试验结果表明:T型接头试验件的破坏包括榫肩区域的胶接面拉伸破坏和榫头区域上面板胶接面剪切破坏或面板拉断。在加载过程中榫肩区域首先发生脱黏,榫头区域承担大部分载荷,最后榫头区域上面板与底板脱黏或面板被拉断。参数研究结果表明:对于复合材料蜂窝夹层结构榫卯胶接T型接头,增加榫头宽度和榫头数量能显著增加T型接头的弯曲刚度,对提高T型接头的弯曲承载能力也有重要贡献。     

美国Kevlar布性能测试分析

本文对美国Ｋｅｖｌａｒ布的性能进行了测试分析，包括：Ｋｅｖｌａｒ纤维的力学性能（拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长），热物理性能（热膨胀系数、导热系数、比热）、热重分析（ＴＧ）、示差扫描量热（ＤＳＣ）等，用Ｋｅｖｌａｒ布制备了１００×１００复合材料层压板，测试了层压板的弯曲强度、弯曲模量、剪切强度，并用扫描电镜（ＳＥＭ）观察分析了表面形态和断裂的情况．     

改性蒙脱土增强PVC木塑复合材料的研究

采用钛酸酯偶联剂改性木粉（TTWF）制备了PVC／TTWF木塑复合材料，PVC/TTWF体系中进一步加入适量改性插层蒙脱土（OMMT），通过熔融共混挤出制备了PVC／TTWF／OMMT纳米复合材料，并采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、场发射扫描电镜等手段进行了表征和分析。结果表明，TTMF改善了PVC木塑复合材料的力学性能，当钛酸酯偶联剂含量为1．5％（质量分数，下同）时，复合材料拉伸强度和弯曲强度分别提高了10．5％和6．0％；在此基础上适量加入OMMT（0．5％）进一步改善了复合材料的力学性能，其中拉伸强度、冲击强度和弯曲强度分别提高了10．2％、2．3％和16．5％。     

金刚石柔性磨带对接工艺的研究

文章主要研究了热压压力、温度和保温时间三种因素对金刚石柔性磨带对接接头质量的影响。结果表明：当热压压力为8MPa、上压头和下压头温度为50℃、保温时间为60s时,拉伸实验中对接接头胶带沿正弦波裁切线规整断裂,接头强度达到2420.70N/5cm,经水浸泡处理1小时后,拉伸强度仍有2127.24N/5cm,完全能够满足金刚石柔性磨带重力磨削要求。     

氧化铝陶瓷钎焊工艺与接头强度的研究

用Ａｇ５７Ｃｕ３８Ｔｉ５钎料研究了氧化铝陶瓷真空钎焊，探讨了钎焊温度（８００￣１０５０℃）、压力（０￣０．３ＭＰａ）和时间（０￣６０ｍｉｎ）对接头强度的影响规律，分析了界面形貌与接头强度之间的关系。结果表明：陶瓷与钎料之间存在一明显反应过渡层，反应层强度和反应层与陶瓷间的连结强度是控制接头强度的主要因素。当钎焊温度过低或过高、钎焊时间过短或过长时，由于界面反应不充分或脆性反应产物增加以及界面部分开     

胶接双悬臂梁极限载荷影响因素分析

为了更加精确地计算风电叶片厚胶层胶接接头的极限承载能力,给出了一种基于虚拟裂纹闭合技术的胶接接头有限元建模方法,研究了粘接胶厚度和铺层结构弯曲刚度对胶接双悬臂梁极限承载能力的影响。首先,给出了基于虚拟裂纹闭合技术的胶接接头极限载荷计算的有限元建模方法;然后,建立了胶接双悬臂梁试验件的有限元模型,并预测了剥离载荷作用下的极限承载能力;最后,基于胶接双悬臂梁的有限元模型,计算了不同粘接胶厚度和铺层刚度下的双悬臂梁极限承载能力。研究结果表明:胶接接头开裂行为可以采用虚拟裂纹闭合法进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好;随着粘接胶厚度的增加,胶接结构承载能力增加;随着铺层结构弯曲刚度的增加,胶接结构极限承载能力增加;基于虚拟裂纹闭合法的胶接接头建模方法,可以用于风电叶片厚胶层胶接接头的失效模拟。     

用胶粘剂组合法提高胶接头热机械强度

在一个胶接头内,同时采用常温柔性结构胶粘剂和耐热脆性结构胶粘剂,可有效地改善胶层中应力的分布均匀性,提高胶接头的综合热机械强度。本文试验研究了这一工艺方法,测量比较了单一胶粘胶剂和组合胶粘剂接头的粘合强度和疲劳强度,指出了这一方法的可行性和效果。     

钢悬链线立管柔性接头用半球形弹性支座的研制

介绍我国某海域油气田平台中钢悬链线立管柔性接头用半球形弹性支座的研制,重点分析半球形弹性支座橡胶层胶料的配方设计、增强板的选材和加工成型方案以及产品的生产流程、模具设计和硫化成型工艺。结果表明,本研究半球形弹性支座由氢化丁腈橡胶胶层与增强钢板复合制成,刚度适中且结构稳定,具有优异的耐腐蚀和耐疲劳性能。半球形弹性支座的研制对钢悬链线立管柔性接头的国产化工作具有重要意义。     

偶联剂对CF／SiO2／BMI复合材料性能的影响

在氧化处理后的碳纤维（CF）表面涂敷不同的偶联剂，石英粉用KH－550和脱模剂处理，然后在双辊混炼机上与双马来酰亚胺（BMI）树脂熔融混炼，采用模压工艺制备CF／SiO2/BMI复合材料试样，对其弯曲强度和吸水率进行了测试，并且用电子光谱化学分析（ESCA）分析了氧化前后碳纤维表面的成分和官能团，讨论了碳纤维表面处理对复合材料弯曲强度的影响，结果表明，不同偶联剂对其弯曲强度均有较大的 影响。