主要产品：复合软管，输油软管，化工软管，防静电软管，耐磨软管，重油软管，耐高温软管，快装输油软管，码头装卸油软管，船舶装卸油软管，轻型复合软管，槽罐车装卸复合软管等。
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复合软管的力学性能数值模拟
捷宇石油管道 发布时间：2017-05-03
一、材料参数及有限元模型
复合软管的整体结构主要采用低碳钢及PE-HD制成，内管、中层包覆、外层包覆均为PE-HD，其弹性模量E=108MPa，泊松比μ=0.4；复合软管中，螺旋钢带的弹性模量已由本文前述计算得出，即E=0.7×105MPa，泊松比μ=0.3。为减小模拟计算误差，在建立钢带螺旋缠绕增强复合软管的整体模型时，严格按照该复合软管的设计结构及其外形尺寸 建立，选择solid186单元作为内管、中层包覆、外层包覆模型的单元，选择shell181单元作为螺旋钢带的单元。网格划分过程中，内管、中层包覆、外层包覆采用映射网格划分；螺旋钢带采用自由网格划分。该有限元模型将用于复合软管的单向拉伸、弯曲、扭转的力学性能数值模拟。
二、复合软管单向拉伸数值模拟及实验验证
单向拉伸数值模拟的边界条件为了单向拉伸计算结果的准确性，在施加边界条件时，尽量选择与实际情况相一致的边界条件。
具体做法如下：
(1)考虑软管各层之间的接触作用，除上述计算弹性模量时，在各层钢带之间加入接触单元外，在软管整体结构中的塑料管与钢带之间也引入了面面接触单元，目标面为TARGE170单元，接触面为CONTA174单元。并综合考虑单元厚度、时间步长、法向接触刚度以及接触容差因子等因素对计算结果的影响，选择出一组 为合理的参数组合；
(2)为了模拟软管的固定情况，将模型一端所有节点的自由度全部约束；
(3)在模型的另一端施加沿轴线方向的均布载荷。采用分步加载的方式进行加载。
三、单向拉伸模拟结果分析及验证
为选取复合软管内部各层中间位置截面全载荷步的变形响应曲线。复合软管在单向拉伸载荷作用下，其内部各层的变形响应趋势基本一致，符合单向拉伸的变形规律；由PE-HD制成的内管(HDPElayer1)、中层包覆(HDPElayer2)和外层包覆(HDPElayer3)的变形比由多层钢带螺旋缠绕制成的螺旋钢带(Steeli1～i6)及(Steelii1～ii2)的变形小，这说明复合软管内部各层所使用的材料不同会导致其抗拉刚度有所差异；此外同种材料制成的不同层之间的变形也有所不同，如：同为PE-HD的内管、中层包覆、外层包覆，横截面积较小的内管变形较大；而横截面积较大的外层包覆变形较小。这说明同种材料各层的抗拉刚度还与其横截面积的大小有关。为了验证复合软管单向拉伸模拟结果，选用该型号的复合软管进行单向拉伸实验。使用拉力试验机对复合软管加载，记录符合软管端部的变形值。为复合软管整体结构的端部模拟计算的载荷—变形曲线与实验结果的对比图。复合软管在轴向拉力载荷作用下，变形比较均匀，计算值与实验值相比其平均误差仅为4.81%，计算结果与实验结果吻合程度较高，数值模拟结果和实验结果趋势基本一致。