船海工程2024,Vol.53Issue(5) :38-43.DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2024.05.009

拖挂载荷下复合材料水下防护结构损伤分析

Research on Damage of Fiber Composite Underwater Protective Structure under Dragging Load

石锦坤 郑仁杰 刘晓彬 陈第一 屈衍 王召
船海工程2024,Vol.53Issue(5) :38-43.DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2024.05.009

拖挂载荷下复合材料水下防护结构损伤分析

Research on Damage of Fiber Composite Underwater Protective Structure under Dragging Load

石锦坤 1郑仁杰 2刘晓彬 3陈第一 4屈衍 4王召5
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作者信息

  • 1. 中海油深圳海洋工程技术服务有限公司,广东 深圳 518000
  • 2. 深洋海工技术(深圳)有限公司,广东 深圳 518000
  • 3. 北玻院(滕州)复合材料有限公司,山东 滕州 277599
  • 4. 华南理工大学 海洋科学与工程学院,广州 511436
  • 5. 南方科技大学 海洋科学与工程系,广东 深圳 518055
  • 折叠

摘要

通过对水下防护结构的材料开展海水劣化和材性试验,证明玻璃纤维和乙烯基酯树脂组成的复合材料在海水浸泡后仍具有很高的强度.根据海底管道终端的功能需求对水下防护罩展开结构设计和铺层设计.并基于Larc05 损伤准则,借助ABAQUS对所设计的水下防护罩展开拖挂载荷下的损伤分析和研究.分别对有无帽型加强筋的两种防护罩上的4 个不同拖挂位置进行加载、计算和分析,发现结构最容易发生的是基体损伤.无帽型加强筋的防护罩在位置3 和4 相对位置1 和2 更容易出现损伤.有帽型加强筋的防护罩相对无帽型防护罩,在位置2 处的承载力下降了29.6%,发生纤维断裂损伤,剩余位置处承载力都有所提升.

Abstract

The seawater degradation and material property tests were carried out on the materials of underwater protective structures,and it was proved that the composite material composed of glass fiber and vinyl ester resin can ensure the bearing ca-pacity and stability of the structure after immersion in seawater.Based on the Larc05 damage criterion,damage analysis and re-search were conducted on underwater protective structures under drag loads,and finite element analysis was conducted on differ-ent positions and structures of protective covers.It was found that matrix damage is the most common type of damage,and posi-tions 3 and 4 of the protective cover without cap beam reinforcement are more prone to damage than positions 1 and 2.For protec-tive covers with cap beam reinforcement,the bearing capacity of position 2 under fiber splitting damage mode decreased by 29.6%,while the rest of the bearing capacity increased.

关键词

水下防护结构/玻璃纤维复合材料/结构设计/Larc05准则/损伤预测

Key words

underwater protective structures/glass fiber composite materials/structural design/Larc05 criterion/failure prediction

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基金项目

工信部1500米级水下采油树及控制系统研制项目()

深圳市2020年第一批技术攻关重点项目(重2020N014)

出版年

2024
船海工程
武汉造船工程学会

船海工程

CSTPCD北大核心
影响因子:0.361
ISSN:1671-7953
参考文献量5
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