石油用玻璃纖維管管壁 優化設計

且聽風吟

石 油 用玻 璃 纖維 管 管壁 優化 設 計
陳慧 能
摘  要
針對石油工業用玻璃圩堆墟蟯管子進行了最佳墟j 眈角度和管壁厚度的計算， 培
出了優化計算程序簡介和部分優化設計計算的蛄禾噩其分析。井得出管壁在軸向，  
環向應力比為一1時， 此類管子可達到最大承戴能力。  
美t詞 玻璃殲堆管 蟪蟯 優化設計 有限無
1 引青
近年來玻璃纖維管以其 良好的耐腐蝕、 抗疫勞性能以及重量輕、 流體 流動阻力小等特點 ，  
倍受工程技術界的青昧。玻璃纖維管在美國已成功的用于油氣的生產和儲運 。 并取得 了巨大
的經濟效益。以纖維纏繞法制造的玻璃纖維管， 是應用最廣泛、 最有前造的一種。因而纏繞的
工藝參數和性能一直是該研究鎂域的熱點問題。  
玻璃纖維纏繞管是復合材料正交各 向異性管 。 管壁材料具有可設計性。相同的材料 ， 繞成
相同的厚度 ， 承受相同形式的外載荷的管壁 ， 僅是纏繞的角度不同 ， 其承載能力可相差好幾倍。  
為了最大限度的發揮、 利用材料的性能 。 揚長避短 ， 我們開發了玻璃纖維纏繞管管壁優化設計
程序 P M - S d o以便為玻璃纖維管在藉國廣泛應用打下一個基礎， 為管材制造和選用提供一個
方便可行的手段。  
該程序采用有限元素法進行計算。復合材料層合板劃分為矩形單元。源程序使用 F O R-  
TRA N語言編寫 。 數據圖形利用 0 嘲 n環境形成， 并應用 Vb 5環境制作 了集成界 面。本設計
程序得薊西安石油管材研究所的肯定 。 驗證后推廣使用。  
2 程序功售
程序名稱為。 石油用玻璃纖維管管壁優化設計 。因復合材料不同 于各 向同性的金屬材
料， 不毖從所需承受的載荷直接推導出所需要管壁的幾何尺寸， 而只能是預先知道管子各幾何
參數， 再求出其承載能力， 計算過程不可逆。所以藉們對管壁的優化設計分兩步走。第一步是
針對不同的軸， 環應力比， 求出能獲得最大承載能力的最佳纏繞角度； 第二步是在最佳鋪設方
法的基礎上 ， 根據管子的使用安裝情況確定 出滿足需求的管壁厚度。  
在此程序中我們選用 了三種類型的纏繞管子。  

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看了，頂了