摘要：為準(zhǔn)確評(píng)估在內(nèi)壓作用下纖維復(fù)合材料修復(fù)含裂紋管道的有效性及失效壓力,建立復(fù)合材料修復(fù)后裂紋管道的失效數(shù)值模型。該數(shù)值模型通過(guò)擴(kuò)展有限元法模擬管道裂紋的擴(kuò)展,利用cohesive單元模擬膠層的脫粘失效,復(fù)合材料的失效通過(guò)最大應(yīng)力失效準(zhǔn)則進(jìn)行判定。通過(guò)靜水壓爆裂試驗(yàn)對(duì)所提失效數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果具有較好的一致性。失效數(shù)值分析結(jié)果表明:當(dāng)內(nèi)壓增大至一定值后,未修復(fù)管道的初始裂紋沿軸向及壁厚方向逐漸擴(kuò)展,進(jìn)而使得管道內(nèi)壁單元擴(kuò)展成真實(shí)裂紋,此時(shí)真實(shí)裂紋貫穿整個(gè)壁厚方向,即認(rèn)為裂紋管道發(fā)生爆裂失效,爆裂失效壓力隨初始裂紋半長(zhǎng)呈指數(shù)形式下降。復(fù)合材料修復(fù)裂紋管道的不同修復(fù)工況呈現(xiàn)相同的失效模式:在單調(diào)遞增的內(nèi)壓作用下,管道內(nèi)表面首先出現(xiàn)黏結(jié)裂紋,而后其外表面裂紋張開(kāi)趨勢(shì)急劇上升,使得復(fù)合材料層應(yīng)力急劇上升,達(dá)到極限強(qiáng)度而失效。且對(duì)于不同的初始裂紋尺寸,存在對(duì)應(yīng)的復(fù)合材料纏繞層數(shù)臨界值。
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