深海采矿扬矿管几何非线性静力分析

作者：徐海良; 周刚; 吴万荣; 吴波

来源：中南大学学报(自然科学版), 2011, (11): 3352-3358.

• 碳纤维复合管
• 几何非线性
• 有限元
• 深海采矿
• 扬矿管 carbon fiber composite pipe
• geometric nonlinearity
• finite element
• deep-sea mining
• transporting pipe

针对深海采矿输送系统中阶梯扬矿管承受轴向力过高容易断裂和连接部位容易出现应力集中的问题,提出一种低密度和高强度的碳纤维复合管应用于深海采矿输送系统。根据扬矿管在采矿船静止和等速拖航运动时,受到管道和管内流体重力、浮力和海水阻力作用的情况,采用有限元对碳纤维复合管和阶梯钢管进行计算分析。研究结果表明:当采矿船静止时,碳纤维复合管的弯矩和弯曲应力与阶梯钢管的差别很小,但碳纤维复合管的轴向力不到阶梯钢管的1/4,相比阶梯钢管,碳纤维复合管能承受更大的轴向载荷;当采矿船以0.5 m/s等速拖航时,2种扬矿管的轴向力、弯矩相比采矿船静止时变化不大,但碳纤维复合管的弯曲应力比阶梯钢管小一半,可克服阶梯管刚...

• 单位
  机电工程学院; 中南大学; 高性能复杂制造国家重点实验室