碳纤维布加固压力管道补强效果研究

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1、碳纤维布加固压力管道补强效果研究2012级胡小梅硕士结构工程王汝恒（教授）ClassifiedIndex:TU375.1U.D.C:624SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisReinforcingEffectResearchofPressurePipelineReinforcedbyCarbonFiberSheetGrade:2012Candidate:HuXiaomeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:S

2、tructureEngineeringSupervisor:Prof.WangRuhengJun.5，2015本人声明所M交的论文纪我t人在导师措导卜’（成我个人……）进行的研究工作及取衍的研究成果.尽我所知.除了义中特别加以私汗和致谢的地/y外，沦4：中穴U:他红发衣戍my过的研究成采，也古为获得西南科技人学或丨c它教fr机构的学位或证15ifu使州过的w料》与我一同工作的同志对本研究所做的仃何贞献均d在论文中作了明确的说明并表示了谢息。签名：^#[!期：.6-2关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的

3、规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被査阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要压力管道的腐蚀缺陷常分为内腐蚀和外腐蚀，一般外腐蚀缺陷又分为：全面积均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀、组合腐蚀四类，而缺陷的主要形状一般为方形或椭圆形。同时压力管道常常含有沿轴向、沿环向、沿轴向和环向同时分布的多个点蚀缺陷，因其靠得太近会产生相互作用。非金属纤维材料在结构修复加固中的应用逐渐广泛，但是在修复含缺陷压力管道尚属起步

4、阶段，对其补强效果的评价仍处于探索阶段，缺少评价准则。本文主要研究碳纤维布加固含全面积均匀腐蚀缺陷以及椭圆形点蚀缺陷这两类缺陷的压力管道的补强效果，为实际的压力管道加固工程提供一些参考性意见和建议。在全面积均匀腐蚀方向上，采用试验和数值模拟两种方法分别对其进行研究。且在数值模拟方法上采用“三维实体-接触-壳元”有限元模型，反复斟酌后选择合理单元类型，并基于基础试验得到相关参数，然后使用这些基础参数反过来完善模型，确保建模正确性。而试验和数值模拟的结果又相互匹配，进一步间接验证了建模的正确性。在点腐蚀方向上，采用数值模拟方法进行研究得到相

5、关结论。结果表明：碳纤维布加固全面积均匀腐蚀缺陷压力管道的补强效果出现边际效益递减的情况，整个加固区从中间到两端滑移距离逐渐增大。单个椭圆形点蚀缺陷的管道缺陷形状越尖锐、深度越深，则应力集中系数越大、补强层数越多。压力管道壁厚对应力集中系数的影响主要是因为缺陷深度占管道壁厚的比例（深厚比）发生了变化。同时对比缺陷群的深度、轴向间距、环向间距对压力管道应力集中系数的影响，可知缺陷群深度对其影响最大，轴向间距次之,因此当对含缺陷群压力管道进行补强计算时主要考虑缺陷群深度和轴向间距对其的影响。关键词：压力管道；碳纤维布；应力集中系数；补强效果

6、西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractPressurepipelinecorrosiondefectsareoftendividedintoinnercorrosionandoutercorrosion.Generaloutercorrosionisdividedintofourcategories:thewholeareaofuniformcorrosion,localcorrosion,pittingcorrosionandcombinedcorrosion.Themajorshapesofthedefectsare

7、usuallysquareoroval.Pressurepipelinesoftenincludealongtheaxial,circumferential,ortheaxialandcircumferentialmultiplepittingdefects.Thosedefectshaveinteractionsasaresultofbeingtooclose.Non-metallicfibermaterialsaregraduallywidelyusedinthestructurereinforcement,butwhichares

8、tillintheirinfancyfortherepairofpressurepipelinescontainingdefects,andtheevaluationofthereinforcingeffe