摘 要

玻璃纤维增强聚乙烯复合管是一种全新的增强热塑性塑料管。该复合管具有高耐压，耐腐蚀，力学性能好，连接性能好等特点，应用空间和市场前景都十分良好。然而，作为一种新型的复合管，目前国内外对此项相关技术的研发鲜有报道。本文将开展对复合管的力学性能的理论计算与分析，与anasys软件模拟其破坏强度相对比，对复合管的安全使用，结构优化设计，降低成本具有重大意义！

根据玻璃纤维增强聚乙烯热塑性复合管的结构特征，在弹性力学基本方程基础上建立了其力学性能的数学模型。运用有限元分析软件ansys，模拟分析计算得到了在Hashin失效准则下的玻璃纤维增强PE热塑性复合管复合管的最大承受载荷。为突出主要因素，简化数学模型，本文对复合管道结构做出了基本假设，并根据玻璃纤维与聚乙烯的相对含量求出复合管的两个方向上的弹性模量和泊松比以及面内剪切强度等材料参数。基于Hashin破坏预测典型复合材料到的初始破坏强度，借助大型通过有限元ANSYS软件，建立不同铺层的复合材料有限元管道，模拟管道在内压下各层的损伤情况，以首层破坏为依据，计算复合材料的初始破坏强度。根据简化模型下算得的材料参数代入ansys有限元分析软件，建模模拟了其最大承受载荷以及各层破坏强度。

关键词：玻璃纤维增强聚乙烯；热塑性材料；力学分析；有限元分析.

ABSTRACT

Glass fiber reinforced polyethylene composite pipe is a new reinforced thermoplastic pipe. The composite pipe has the characteristics of high pressure resistance, corrosion resistance and good connection performance, so the application space and market prospect are very good. However, as a new type of composite pipe, there are few reports on its related technology at home and abroad. This paper will carry out the mechanical properties of the external composite pipe analysis and research, for the safety of the use of composite pipe, structural optimization design, reduce the cost of great significance!

According to the structural characteristics of glass fiber reinforced polyethylene thermoplastic composite pipe, the mathematical model of its mechanical properties was established on the basis of the basic equation of elasticity mechanics. Using the finite element analysis software ansys, the maximum load of the composite pipe of glass fiber reinforced PE thermoplastic composite pipe under Hashin failure criterion was obtained by simulation analysis and calculation. In order to highlight the main factors and simplify the mathematical model, the paper made basic assumptions about the structure of the composite pipe, and calculated the material parameters such as elastic modulu poisson's ratio and in-plane shear strength in the two directions of the composite pipe according to the relative content of glass fiber and polyethylene. According to the material parameters calculated under the simplified model, ansys finite element analysis software was substituted into the model and the maximum load .

Key Words:fiber reinforced polyethylene; thermoplastic material;mechanics analysis;

Finite element analysis;

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究及其背景意义 1

1.2国内外rtp管的发展情况 3

1.3本文主要研究内容 4

第2章 细观力学分析 5

2.1基本假设 5

2.2材料参数计算 6

第3章 玻璃纤维增强聚乙烯热塑性复合管有限元分析 9

3.1引言 9

3.2破坏分析 10

3.3.1最大应力准则 11

3.3.2最大应变准则 11

3.3.3Tsai—wu准则 12

3.3.4hashin准则 13

3.3anasys模型 14

3.3.1建立管道模型 15

3.3.2网格划分 16

3.3.3初始极限压力值 17

3.3.4结果与分析 18

3.3本章总结 19

第4章 总结与展望 20

4.1结论 20

4.2工作展望 20

参考文献 21

致谢 23

第1章 绪论

1.1 课题研究及其背景意义

管道运输作为第五大运输方式，在国民经济中占着极大的比例，与铁路、公路、航空、水运等传统运输方式相比，管道运输更加方便快捷且节省人为劳动力，大到石油运输，小到自来水运输，与我们生活的方方面面息息相关，越来越必不可少。

传统的管道运输包括水泥管道、金属管道、塑料管道，由于其材料单一，导致其强度不高，易腐蚀且使用寿命不高，难以满足现代工业的发展需求，因此各种复合管道的研究相继出现。

管道总体可以分为三大类：金属管道，非金属管道，复合管道。金属管道是由各种金属（一般是铜铁等）制成，优点简单易于加工，价格相对低廉，可批量生产，可应用于生活污水等运输；缺点易腐蚀而失效，从而发生泄漏。非金属管道由非金属构成，如PVC管道，PP管道，可用于运输石油，天然气，自来水等，与金属管道相比，它具有自重轻，耐腐蚀，安装方便快捷等优点，