石油用玻璃纤维管管壁 优化设计

且听风吟

石 油 用玻 璃 纤维 管 管壁 优化 设 计
陈慧 能
摘  要
针对石油工业用玻璃圩堆墟蛲管子进行了最佳墟j 眈角度和管壁厚度的计算， 培
出了优化计算程序简介和部分优化设计计算的蛄禾噩其分析。井得出管壁在轴向，  
环向应力比为一1时， 此类管子可达到最大承戴能力。  
美t词 玻璃歼堆管 蟪蛲 优化设计 有限无
1 引青
近年来玻璃纤维管以其 良好的耐腐蚀、 抗疫劳性能以及重量轻、 流体 流动阻力小等特点 ，  
倍受工程技术界的青昧。玻璃纤维管在美国已成功的用于油气的生产和储运 。 并取得 了巨大
的经济效益。以纤维缠绕法制造的玻璃纤维管， 是应用最广泛、 最有前造的一种。因而缠绕的
工艺参数和性能一直是该研究镁域的热点问题。  
玻璃纤维缠绕管是复合材料正交各 向异性管 。 管壁材料具有可设计性。相同的材料 ， 绕成
相同的厚度 ， 承受相同形式的外载荷的管壁 ， 仅是缠绕的角度不同 ， 其承载能力可相差好几倍。  
为了最大限度的发挥、 利用材料的性能 。 扬长避短 ， 我们开发了玻璃纤维缠绕管管壁优化设计
程序 P M - S d o以便为玻璃纤维管在藉国广泛应用打下一个基础， 为管材制造和选用提供一个
方便可行的手段。  
该程序采用有限元素法进行计算。复合材料层合板划分为矩形单元。源程序使用 F O R-  
TRA N语言编写 。 数据图形利用 0 嘲 n环境形成， 并应用 Vb 5环境制作 了集成界 面。本设计
程序得蓟西安石油管材研究所的肯定 。 验证后推广使用。  
2 程序功售
程序名称为。 石油用玻璃纤维管管壁优化设计 。因复合材料不同 于各 向同性的金属材
料， 不毖从所需承受的载荷直接推导出所需要管壁的几何尺寸， 而只能是预先知道管子各几何
参数， 再求出其承载能力， 计算过程不可逆。所以藉们对管壁的优化设计分两步走。第一步是
针对不同的轴， 环应力比， 求出能获得最大承载能力的最佳缠绕角度； 第二步是在最佳铺设方
法的基础上 ， 根据管子的使用安装情况确定 出满足需求的管壁厚度。  
在此程序中我们选用 了三种类型的缠绕管子。  

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