力学与失效英文2025被引 3

纤维增强热塑性管道焊接加强接头失效机制的数值研究

Numerical Investigation on Failure Mechanism of Welding Reinforced Joint for Fiber Reinforced Thermoplastic Pipe

Jing Ren, Han Xiang Wang, Bo Song, Yanwen Zhang, Heng Zhang · China University of Petroleum, East China

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期刊 / 来源Materials science forum

卷/期/页1152 / 17-22

DOI10.4028/p-mrtlm3

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关键词：热塑性复合管道焊接接头Hashin失效准则内聚区模型损伤演化界面脱粘有限元分析拉伸失效

摘要整理

高压增强热塑性复合管道（RTPs）采用的各类接头结构面临大外径、复杂穿越结构和腐蚀易感性等多重挑战。本文提出一种焊接加强接头结构，并研究其在拉伸载荷下的失效机制。基于三维Hashin失效准则，开发了VUMAT子程序以模拟单向纤维增强复合材料和织物复合材料的指数型损伤演化过程。建立了三维有限元模型，采用内聚区模型（CZM）和VUMAT进行拉伸条件下的动态分析。分析结果表明：随着拉伸位移增加，粘结界面逐步脱粘，脱粘从接头端部开始并向中部扩展；界面完全脱粘后，焊接区域内的高密度聚乙烯（HDPE）立即失效。RTP和接头的最大失效因子均出现在剩余粘结界面的边缘处，这与界面损伤和失效的动态演化规律相一致。研究成果为高压复合管道接头的设计优化和可靠性评估提供了理论依据。

纤维增强热塑性管道焊接加强接头失效机制的数值研究

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