新兴行业

增强热塑性复合管（RTP）因其具有耐腐蚀和高强度等优点，目前已成为油气长输管道及其它高压管道的新选择。随着RTP管材被应用于石油天然气长距离运输和海洋工程等关键领域，其安全性越来越受到工业界的重视。RTP管材属于典型的层合结构，其管体力学模型十分复杂,致使RTP管材的结构设计和服役性能分析困难，尚无系统性的设计方法和性能评价体系。目前，RTP管材生产单位为确保管道安全性，过度提高增强层厚度，造成资源的严重浪费，这与国家“双碳”目标相背离。

目前，RTP管材的设计大都采用经验公式，同时也有少数结合有限元模拟进行辅助设计。另外，随着油气管道建设进程的持续进行，对管道的性能也提出了更高的要求，最终需实现涵盖山区、水网、高寒、高海拔、沙漠等特殊环境条件的大口径、高压力油气管道网的设计和施工。因此，当前单一的管道性能评价方式已不能满足要求，需要设计制备能够模拟多种载荷和复杂环境的RTP管材性能测试平台，建立系统的安全性评价体系。

由于RTP管材中增强纤维成本在总成本中占较大比重，若能通过可靠的RTP管材结构设计方法来确定合理的纤维增强层厚度、纤维缠绕角度、预紧力值等生产工艺参数，就可降低成本，大幅提高经济效益；同时，原材料用量的减少对实现国家“双碳”目标有积极作用，而且管材性能的综合测试与评价能显著提高设备运行的安全性，可产生良好的社会效益。

依据当前RTP产品参数，建立有限元分析模型。通过高通量计算建立RTP管材结构参数与承载强度数据集;采用机器学习方法建立RTP结构特征与其承载强度之间的高精度预测模型，为常规RTP管材结构设计提供一款高效辅助设计工具。

RTP管结构承载特性分析:对以下结构参数进行模拟分析，与试验测试数据符合性不小于90%：玻纤缠绕角度、玻纤层厚度、玻纤层间结合力、玻纤预紧力、内外层基体厚度、玻纤-基体结合强度等。

RTP管材性能预测模型与设计程序开发：研发出具有良好人机交互性的RTP管材结构设计程序，用于解决客户的多元化需求。

RTP管材服役性能分析：在模拟工况下对RTP管材进行多场耦合的受力分析，明晰各类工况中RTP管材内部的应力分布特征。

RTP管材性能测试平台研发：设计并制备典型工况（拉伸、弯曲、扭转）下的RTP管材测试实验设备，建立系统性的分析测试平台，实现对各类RTP管材的典型工况模拟试验。