随着复合材料的迅速发展和广泛应用,玻璃钢夹砂管所受的关注度也不断提高。传统的地下管道以钢筋混凝土管为主。但钢筋混凝土管耐腐蚀性差,输送量小,易锈蚀,锈蚀严重后,使输水阻力增加。相比之下,玻璃钢夹砂管耐腐蚀性强,摩擦力小,输水量大,很适合城镇供水,尤其适合远距离供水。且不需要常年检修。因此,在我国传统钢管和混凝土管道有逐渐被玻璃钢夹砂管替代的趋势。玻璃钢夹砂管道性能优良,适用于各种排水排污,埋地工作。但玻璃钢夹砂管的成本比混凝土管道成本高。许多国家因为玻璃钢夹砂管道造价高于其他管道而不予采用。结合目前玻璃钢夹砂管在全球的应用现状,需要对玻璃钢夹砂管道的结构进行优化,降低其成本,使其得到更广泛的应用。(1)以DN1500玻璃钢夹砂管道为例,首先对其环刚度进行实验探究;然后运用ANSYS对管道环刚度进行模拟计算;将实验数据与模拟数据进行对比,验证了ANSYS分析管道环刚度的可行性;最后引入管道应变参数,将ANSYS应用于管道应变分析,进一步验证了ANSYS分析管道其他力学性能的可行性。(2)基于ANSYS对管道环刚度分析的可行性,引入管道层数、纤维体积比、交叉层体积比、纤维缠绕角度四种变量,通过数值模拟,得到环刚度与四种变量的关系,有助于管道结构的优化。(3)为了使管道在满足环刚度前提下,结构最优,利用MATLAB与ANSYS联合仿真技术,结合PSO智能算法对管道结构进行优化。结果表明,ANSYS是分析管道环刚度及其他力学性能的有效路径之一。可运用ANSYS,对影响管道环刚度的因素进行分析,并可联合MATLAB对玻璃钢夹砂管道的结构进行优化。优化后的管道,既满足优化前环刚度要求,又达到降低成本的目的。