[发明专利]一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法及其计算系统

权利要求书

1.一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法，其特征在于，所述应力计算方法包括以下步骤：

步骤1：测得缺陷管道相关参数与填充材料相关参数；

步骤2：基于步骤1的参数，计算复合材料加固缺陷管道弹性阶段管道基体缺陷区域环向应力、填充材料环向应力、复合材料环向应力、管道基体缺陷区域轴向应力和复合材料轴向应力；

步骤3：基于步骤2的加固缺陷管道弹性阶段管道基体缺陷区域环向应力和轴向应力，计算缺陷管道基体屈服时的压力；

步骤4：基于步骤3的缺陷管道基体屈服时的压力，计算屈服后缺陷管道基体缺陷区域环向应力、填充材料环向应力、复合材料环向应力、管道基体缺陷区域轴向应力和复合材料轴向应力；

步骤5：基于步骤4的屈服后复合材料的环向应力，计算爆破压力。

2.根据权利要求1所述一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法，其特征在于，所述步骤1缺陷管道相关参数包括缺陷管道弹性模量E_s、屈服强度σ_y、初始外径r_c、初始内径r_i、缺陷区域缺陷管道的外径r_p以及残余壁厚t_s；测得填充材料的弹性模量E_p；测得复合材料相关参数包括环向弹性模量E_c、轴向弹性模量E_ca、抗拉强度σ_c及复合材料外表面到缺陷管道圆心的距离r_e。

3.根据权利要求1所述一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法，其特征在于，所述步骤2中计算复合材料加固缺陷管道的填充材料厚度等于缺陷深度。

4.根据权利要求1所述一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法，其特征在于，所述步骤2中计算复合材料加固缺陷管道弹性阶段管道基体缺陷区域环向应力σ_θse通过以下公式计算，其中r_p为填充材料外表面到管道圆心的距离：

所述复合材料加固缺陷管道弹性阶段填充材料环向应力σ_θpe通过以下公式计算：

所述复合材料加固缺陷管道弹性阶段复合材料环向应力σ_θce通过以下公式计算：

所述复合材料加固缺陷管道弹性阶段管道基体缺陷区域轴向应力σ_ase通过以下公式计算：

所述复合材料加固缺陷管道弹性阶段复合材料轴向应力σ_ace通过以下公式计算：

5.根据权利要求1所述一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法，其特征在于，所述步骤3缺陷管道基体屈服时的压力P_y通过将公式(7)-(8)代入(6)以下公式计算：

6.根据权利要求1所述一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法，其特征在于，所述步骤4中计算复合材料加固缺陷管屈服后缺陷管道基体缺陷区域环向应力σ_θs通过以下公式计算：

所述复合材料加固缺陷管道屈服后填充材料环向应力σ_θp通过以下公式计算：

所述复合材料加固缺陷管道屈服后复合材料环向应力σ_θc通过以下公式计算：

所述复合材料加固缺陷管道弹性阶段管道基体缺陷区域轴向应力σ_as通过以下公式计算：

所述复合材料加固缺陷管屈服后复合材料轴向应力σ_ac通过以下公式计算：

7.根据权利要求1所述一种复合材料加固缺陷管道的应力计算方法，其特征在于，所述步骤5计算爆破压力P_b通过以下公式计算：