[发明专利]一种超高分子量聚乙烯内衬管缩径量计算方法

说明书

本发明公开了一种超高分子量聚乙烯内衬管缩径量计算方法，所述超高分子量聚乙烯内衬管包括功能内层、复配热熔胶层和保护外层，包括如下步骤：测试确定整体和每层相应的必要参数，计算得到整体内衬管的最小临界外压，在有限元软件中建模，代入每一层的材料参数，施加最小临界外压，计算得到缩径量的下限；计算得到整体内衬管的屈曲临界外压，在有限元软件中建模，代入每一层的材料参数，施加屈曲临界外压，计算得到缩径量的上限，并在上限和下限的范围区间内取值作为超高分子量聚乙烯内衬管缩径量。本发明为一种超高分子量聚乙烯内衬管的缩径量提供理论计算方法，减少不必要的实验，减少操作误差，提高工作效率。

技术领域

本发明属于内衬管缩径量计算的技术领域，具体涉及一种超高分子量聚乙烯内衬管缩径量计算方法。

背景技术

在实际缩径操作过程中，往往采取经验主义，经验主义所带来的缺点是造成实际操作的误差，而对于多层管的缩径量的选择，所造成的误差进一步地被扩大。

在缩径内衬方案中，缺少一套成熟的不同材料、不同温度、不同尺寸下的缩径量计算方法，超高分子量聚乙烯内衬管作为多层管，每一层管的管材和尺寸都不同，所需要的缩径量也不同，因此需要对多层管进行一个统一的缩径量的选择。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯内衬管缩径量计算方法。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

一种超高分子量聚乙烯内衬管缩径量计算方法，所述超高分子量聚乙烯内衬管包括功能内层、复配热熔胶层和保护外层，所述功能内层的材质为改性的超高分子量聚乙烯；所述保护外层的材质为PE100级的高密度聚乙烯，计算方法包括如下步骤：

1)对制备得到的管材整体进行力学性能测试，测量确定整体和每一层相应的必要参数；

2)确定超高分子量聚乙烯内衬管与钢管剪切强度的最小剪切强度τ_min；

3)计算整体内衬管的最小临界外压P_min：根据内衬管与钢管摩擦系数f，计算最小临界外压P_min＝τ_min/f；

4)根据步骤1)得到的几何尺寸参数在有限元软件中建模，并代入每一层的材料参数，对整体外层施加对应的P_min的均匀外压，运行计算得到缩径量取值的下限L_min；

5)计算整体内衬管的屈曲临界外压Pc：将步骤1)所得的材料参数分别代入屈曲临界外压的计算公式，具体如下：

其中P_C即为屈曲临界外压，P_eL为屈曲压力的弹性项，其由E整体等效杨氏模量、t壁厚、D外径和v泊松比计算得，P_p为屈曲压力的塑性项，其中SMYS为特征屈服强度，f₀为每一层管材的不圆度，在计算完屈服压力的弹性项和塑性项之后代入求解结合得到P_C的数值；

6)根据步骤1)得到的几何尺寸参数在有限元软件中建模，并代入每一层的材料参数，对整体外层施加P_C的均匀外压，运行计算得到缩径量取值的上限L_max；

7)根据步骤4)和6)得到的L_min和L_max，依据实际的工程在最小的L_max和最大的L_min的范围区间内取值作为超高分子量聚乙烯内衬管缩径量。