聚乙烯燃?xì)夤艿篮缚p的SCG試驗與蠕變斷裂參量研究.pdf

1、聚乙烯管道以其耐腐蝕、耐低溫、密封性好、使用壽命長等特點日益取代了傳統(tǒng)金屬管道用于燃?xì)廨斉涞阮I(lǐng)域。燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的安全運行關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活的安全，所以保證管道在服役過程中的安全性以及研究管道的壽命至關(guān)重要。慢速裂紋擴(kuò)展(SCG)導(dǎo)致的管道開裂被認(rèn)為是造成聚乙烯管道失效最重要的因素之一。受焊接過程的影響，熔焊接頭成為管道的薄弱環(huán)節(jié)，它與管道安裝過程中產(chǎn)生的劃痕都是應(yīng)力集中的敏感區(qū)，往往成為裂紋的發(fā)源地，因此研究管道的SCG行為

2、成為避免災(zāi)難性事故發(fā)生的必要手段。
　　 為了在有效的實驗時間內(nèi)得到明顯的SCG特征，本文采用了雙邊切口拉伸試驗(DENT)對熔焊接頭和管材進(jìn)行慢速裂紋擴(kuò)展實驗，得到了加載點位移時間曲線。對比分析熔焊接頭和管材的實驗曲線發(fā)現(xiàn)前者的SCG抗力明顯小于后者，因此前者是管道服役性能的瓶頸。對比分析不同應(yīng)力水平下的加載點位移時間曲線發(fā)現(xiàn)，聚乙烯的蠕變具有明顯的應(yīng)力相關(guān)性，隨著應(yīng)力水平的增加，蠕變?nèi)崃孔兇蟆?br>　　 在分析了慢速裂紋

3、擴(kuò)展的微觀機(jī)理及影響熔焊接頭和母材SCG行為的因素基礎(chǔ)上，利用已有的全切口蠕變實驗結(jié)果求得了對應(yīng)于銀紋斷裂時間的裂紋擴(kuò)展步長，再現(xiàn)了裂紋擴(kuò)展的歷史，銀紋的斷裂與裂紋的步進(jìn)是一一對應(yīng)的。同時，利用經(jīng)驗公式計算了銀紋引發(fā)應(yīng)力，即裂紋擴(kuò)展的條件，利用裂紋尖端張開位移率公式定性分析了熔焊接頭和管材的SCG行為體現(xiàn)在反映材料本質(zhì)的參數(shù)上的差別。
　　 從粘彈性斷裂力學(xué)理論出發(fā)，選擇了不依賴于溫度、試樣幾何形狀及尺寸和初始實驗條件的蠕變載荷