[发明专利]一种用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法

权利要求书

1.一种用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法，其特征在于，所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法包括：建立深海复合材料柔性管的三维力学分析模型，并获取生产参数的随机范围，同时生成各生产参数的随机样本，将随机样本数与ABAQUS软件计算模型相结合，根据Hashin–Yeh失效准则与复合材料渐进损伤失效系数对复合材料柔性管的失效荷载进行随机分析。

2.如权利要求1所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法，其特征在于，所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法包括以下步骤：

步骤一，确定生产工艺参数的波动范围；采用Monte-Carlo方法，在成产工艺参数波动范围内生成随机样本；

步骤二，评估不同样本对应的生产工艺参数下，增强层复合材料的强度参数及弹性常数；

步骤三，利用ABAQUS有限元分析软件建立复合材料柔性管有限元分析模型，施加荷载计算应力分布进行应力分析；

步骤四，利用Hashin–Yeh失效准则与复合材料渐进损伤失效系数，并结合ABAQUS有限元模型的应力分析计算结果，进行复合材料柔性管损伤失效分析。

3.如权利要求1所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法，其特征在于，所述生产工艺参数包括：增强层层厚、缠绕角度、纤维含量。

4.如权利要求2所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法，其特征在于，所述随机样本数通过变异系数确定。

5.如权利要求2所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法，其特征在于，所述评估不同样本对应的生产工艺参数下，增强层复合材料的强度参数及弹性常数计算公式如下：

E₁＝E_fV_f+E_mV_m；

6.如权利要求2所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法，其特征在于，步骤三中，所述利用ABAQUS有限元分析软件建立复合材料柔性管有限元分析模型，施加荷载计算应力分布进行应力分析包括：利用两个同心圆拉伸生成为3D可变形实体的所有部件；创建两种材料，针对柔性管具体的增强层层数即N层，创建N+2个实体层，同时定义增强层的缠绕角度；采用C3D8R模拟内衬、增强层层合板和涂层；在两个截面的中心分别创建两个参考点RP1和RP2；所述两个参考点RP1和RP2与相应截面上的所有节点进行运动学耦合，添加相应的设计载荷；设置网格为扫掠网格，扫掠方向为径向；通过布种管理器控制内衬层网格的边长为4mm，外保护层网格的边长是2mm、增强层网格的边长为0.25mm，运行计算得到柔性管各层的应力分布。

7.如权利要求6所述用于预测复合材料柔性管失效荷载的随机分析方法，其特征在于，所述创建两种材料包括：

内衬层和外保护层使用的HDPE材料，用于定义其弹性和塑性；

增强层使用的HDPE玻纤带材料，使用各向异性工程常数定义其弹性。