基于三维弹性理论的任意铺层FRP管热变形及残余应力计算方法

摘要：

为了解决纤维增强树脂复合材料(FRP)圆管在工程中热变形和热残余应力的问题,提出了一种针对任意铺层FRP圆管等效热膨胀系数和热残余应力的计算方法,该方法是综合考虑了层合效应、各向异性材料三维本构关系的三维弹性理论.通过与本文试验和ANSYS数值模型的多组数据进行对比分析,验证了理论的正确性.并以此理论模型为基础,首先对多种铺层FRP圆管等效热膨胀系数进行研究,其次结合Hashin失效准则的强度比方程,对由热残余应力引起FRP圆管强度失效进行分析.结果表明:FRP圆管铺层角度对等效热膨胀系数的影响在热缩阶段、热胀阶段表现不同,且存在等效热膨胀系数为0的铺层方式;径厚比仅对等效径向热膨胀系数影响较大,对等效轴向热膨胀系数无影响;温差大小及温差方向影响FRP圆管的破坏模式及破坏位置,热残余应力引起的FRP圆管的强度破坏均为基体破坏.

关键词：三维弹性理论、热残余应力、等效热膨胀系数、Hashin失效准则、破坏模式、强度比方程

所属期刊栏目：39

分类号：TB330.1(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：6139-6156