[發明專利]一種用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法

在審

• 申請號: 202110678304.3
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113505449A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 王陽陽;婁敏;王磊;王宇;梁維興;王森
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;威海納川管材有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F113/14;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產權代理有限公司 11678
• 代理人: 卞永如

1.一種用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法，其特征在于，所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法包括：建立深海復合材料柔性管的三維力學分析模型，并獲取生產參數的隨機范圍，同時生成各生產參數的隨機樣本，將隨機樣本數與ABAQUS軟件計算模型相結合，根據Hashin–Yeh失效準則與復合材料漸進損傷失效系數對復合材料柔性管的失效荷載進行隨機分析。

2.如權利要求1所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法，其特征在于，所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法包括以下步驟：

步驟一，確定生產工藝參數的波動范圍；采用Monte-Carlo方法，在成產工藝參數波動范圍內生成隨機樣本；

步驟二，評估不同樣本對應的生產工藝參數下，增強層復合材料的強度參數及彈性常數；

步驟三，利用ABAQUS有限元分析軟件建立復合材料柔性管有限元分析模型，施加荷載計算應力分布進行應力分析；

步驟四，利用Hashin–Yeh失效準則與復合材料漸進損傷失效系數，并結合ABAQUS有限元模型的應力分析計算結果，進行復合材料柔性管損傷失效分析。

3.如權利要求1所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法，其特征在于，所述生產工藝參數包括：增強層層厚、纏繞角度、纖維含量。

4.如權利要求2所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法，其特征在于，所述隨機樣本數通過變異系數確定。

5.如權利要求2所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法，其特征在于，所述評估不同樣本對應的生產工藝參數下，增強層復合材料的強度參數及彈性常數計算公式如下：

E₁＝E_fV_f+E_mV_m；

6.如權利要求2所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法，其特征在于，步驟三中，所述利用ABAQUS有限元分析軟件建立復合材料柔性管有限元分析模型，施加荷載計算應力分布進行應力分析包括：利用兩個同心圓拉伸生成為3D可變形實體的所有部件；創建兩種材料，針對柔性管具體的增強層層數即N層，創建N+2個實體層，同時定義增強層的纏繞角度；采用C3D8R模擬內襯、增強層層合板和涂層；在兩個截面的中心分別創建兩個參考點RP1和RP2；所述兩個參考點RP1和RP2與相應截面上的所有節點進行運動學耦合，添加相應的設計載荷；設置網格為掃掠網格，掃掠方向為徑向；通過布種管理器控制內襯層網格的邊長為4mm，外保護層網格的邊長是2mm、增強層網格的邊長為0.25mm，運行計算得到柔性管各層的應力分布。

7.如權利要求6所述用于預測復合材料柔性管失效荷載的隨機分析方法，其特征在于，所述創建兩種材料包括：

內襯層和外保護層使用的HDPE材料，用于定義其彈性和塑性；

增強層使用的HDPE玻纖帶材料，使用各向異性工程常數定義其彈性。