[发明专利]一种能提高抗扭能力的仿生复合管

摘要

一种能提高抗扭能力的仿生复合管属工程技术领域，本发明的刚性层结构为管壁最外层，疏松层结构和加强层结构的层数相同，并由刚性层结构向内顺序间隔排列，疏松层结构中第1层与刚性层结构厚度相等，疏松层结构中各层厚度为公比0.77的等比数列，加强层结构各层等厚，且层中加强纤维沿所在管的中心轴缠绕，刚性层结构、疏松层结构和加强层结构胶合而成，仿生复合管壁总厚度与仿生复合管壁所对应的外半径之比为0.382；本发明可提高管材的屈曲承载和抗扭能力，具有吸能、稳压减震、轻质高强特点，管材在作业中不易变形，且能降低管子转动中的拖拽阻力。

主权项

一种能提高抗扭能力的仿生复合管，由刚性层结构(A)、疏松层结构(B)和加强层结构(C)组成，其中刚性层结构(A)构成管壁最外层，疏松层结构(B)和加强层结构(C)的层数相同，并由刚性层结构(A)向内顺序间隔排列，疏松层结构(B)中第1层的厚度与刚性层结构(A)的厚度相等，疏松层结构(B)中各层厚度为公比是0.77的等比数列，加强层结构(C)各层等厚，且层中加强纤维沿所在管的中心轴缠绕，刚性层结构(A)、疏松层结构(B)和加强层结构(C)之间胶合而成；刚性层结构(A)、疏松层结构(B)和加强层结构(C)的几何关系的数学表达式为：$\left\{\begin{array}{c}{W}_P=0.382\&times;R\\ w_A=w_{B1}\\ w_C=0.224\&times;w_A\\ W_P=w_A+{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^n{w}_{\mathrm{Bi}}+{\mathrm{nw}}_C\end{array}\right.---\left(1\right)$疏松层结构(B)由刚性层结构(A)向里的各层厚度关系的数学表达式为：$\left\{\begin{array}{c}q=0.77\\ w_{\mathrm{Bi}}=w_{B1}\&times;q^{i-1}\\ {\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^n{w}_{\mathrm{Bi}}=\frac{w_{B1}\&times;(1-q^n)}{1-q}\end{array}\right.---\left(2\right)$数学表达式(1)和(2)中：W_P为仿生复合管壁总厚度；R为仿生复合管壁所对应的外半径；n为疏松层结构(B)或加强层结构(C)的层数，且0<n≤10；w_A为刚性层结构(A)的厚度；w_Bi为疏松层结构(B)由外到里的第i层的厚度；w_C为加强层结构(C)每层的厚度；q为等比数列的公比。