玻璃纤维增强复合管因其具有耐腐蚀和高强度等优点,目前已成为油气长输运管道的新选择。随着玻璃纤维增强管被应用于石油天然气长距离运输和海洋工程等关键领域,因此其安全性越来越受到工业界的重视。玻璃纤维增强复合管属于典型的层合结构,容易在制作和服役过程中产生分层缺陷,给管道的运行带来安全隐患。由于玻璃纤维增强复合管的管体力学模型十分复杂,制作缺陷管材成本高,目前较少有针对分层缺陷进行整管研究的报道,因此针对分层缺陷,研究其对管道爆破压力的影响很有必要。本文在中国石油管道局工程有限公司合作项目“纤维增强热塑性塑料管(RTP)管材寿命预测模型开发及典型缺陷管材极限承载能力评估”、“D450mm RTP管耐压测试及分析”等项目的持续资助下,对含分层缺陷玻璃纤维增强复合管的爆破性能展开了相关研究,主要完成的工作如下:(1)引入了渐进损伤分析方法及cohesive界面模型作为有限元建模的理论基础,并使用FORTRAN语言编写用户定义材料(UMAT)子程序建立了玻璃纤维增强材料的本构关系,并通过试验和文献得到了相关材料的力学性能参数。(2)采用双层壳模型研究了层合结构的层间剪应力的分布规律。利用该分布规律,制作了试验样管并进行了短时水压爆破试验。试验发现分层缺陷会对玻璃纤维增强复合管的承载能力造成削弱,影响纤维增强复合管爆破压力的因素有缺陷尺寸和缺陷轴向位置。同时该试验验证了分层缺陷对复合管爆破压力的影响与层间剪应力有关。(3)建立了含分层缺陷玻璃纤维增强复合管的三维有限元模型,该模型对管道爆破压力的预测结果与试验结果吻合度良好。并通过该模型研究了玻璃纤维增强复合管在内压载荷下的渐进失效过程。有限元分析证明,玻纤层的纤维拉伸损伤滞后于基体拉伸损伤。同时基于模型准确的基础上,利用该模型得到其层间应力分布,分析了分层缺陷影响管道爆破压力的原因。