聚乙烯（PE）材料力學(xué)性能優(yōu)異,在當(dāng)今社會中發(fā)揮重要作用,PE管道廣泛應(yīng)用于天然氣、石油、供水和排污等工程。PE壓力管道的失效機理和失效時間與其所受應(yīng)力大小以及環(huán)境介質(zhì)密切相關(guān)。依據(jù)使用環(huán)向應(yīng)力的大小,聚乙烯管道的長期失效模式可以分為三個部分,當(dāng)應(yīng)力較高時,其失效通常因局部屈服并開裂而發(fā)生韌性破壞;在中等應(yīng)力作用下,管道經(jīng)歷裂紋形核與慢速擴展過程而發(fā)生準(zhǔn)脆性失效;在低應(yīng)力作用下,管道壽命長達50年以上,管道因輸運介質(zhì)的長期腐蝕與材料老化導(dǎo)致性能劣化而失效,其失效時間與應(yīng)力作用大小無顯著相關(guān)性。對實際服役條件下的PE壓力管道而言,慢速裂紋擴展（SCG）是其主要失效機制,SCG過程在管道蠕變失效時間中所占比例很大,因此研究PE管道的SCG行為具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。本文從PE材料的基礎(chǔ)力學(xué)性能出發(fā),通過理論和試驗結(jié)合的方法,對PE壓力管道進行蠕變壽命評估,主要研究內(nèi)容如下:（1）試驗樣品制備�？紤]工程實際,本文研究工作所選用的試件都是從管道上取材,通過機械刀具加工而成型,未經(jīng)擠壓和加熱,測試所得力學(xué)性能參數(shù)與工程實際較為接近。（2）PE管材的基礎(chǔ)力學(xué)性能研究。使用自行制取的PE試... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?ＰＥ管材安裝??［９￣１Ｇ】

一步發(fā)展具有較強的阻力，從而影響材料的最終破壞速率。隨著時間的增長，銀紋內(nèi)的??纖維發(fā)生蠕變斷裂產(chǎn)生裂紋，繼而在裂紋尖端產(chǎn)生新的銀紋，以上過程反復(fù)發(fā)生，使得??裂紋得到推進，ＳＣＧ由此產(chǎn)生，如圖１．４所示�？紤]裂尖銀紋損傷演化的裂紋擴展問題??是近二十年來的研宄熱點｜２Ｗ２１，如何描述銀紋的引發(fā)條件、銀紋區(qū)長度和厚度的演化規(guī)??律以及銀紋區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布，是研究銀紋區(qū)生長的核心問題［３＞３５１。由于聚合物材料的黏??彈特性％３６］，其細觀層次的銀紋化過程和宏觀層次的裂紋擴展均與時間相關(guān)，聚合物壓??力管道的失效是流變損傷與斷裂的結(jié)果｜２１，３３，３５，３７，３８］。??３??

１０１?１０２?１０３?１?０４?１０ｓ?１０６?１０’??失效壽命／ｈ??圖１．３?ＰＥ壓力管道失效模式??當(dāng)給ＰＥ—個遠低于屈服應(yīng)力的恒定載荷時，經(jīng)過較長的時間，可以觀測到ＳＣＧ引??發(fā)的準(zhǔn)脆性破壞。裂紋的增長首先需要一個垂直于裂紋方向，且足夠大的拉伸應(yīng)力作為??驅(qū)動力，經(jīng)過長年累月的損傷積累而發(fā)生斷裂［２７］。ＳＣＧ原因主要有以下幾個方面：由??于生產(chǎn)工藝的缺陷以及運輸、安裝過程中的摩擦刮碰，使得材料中出現(xiàn)了劃痕，缺口或??者微裂紋，這就產(chǎn)生了初始裂紋，由于材料受載產(chǎn)生的應(yīng)力集中使其發(fā)展成為微觀孔洞；??這些微觀孔洞通過結(jié)構(gòu)變形逐漸發(fā)展成為較大的孔洞；這些孔洞間的材料被高程度的拔??出形成高度取向的微纖結(jié)構(gòu)。以上過程即銀紋的產(chǎn)生過程。銀紋是由鍛紋面、高度取向??的銀紋微纖及微纖間的空洞組成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，銀紋化是高分子材料特有的損傷現(xiàn)象，??是一種材料空洞化和微纖化并存的過程｜２８］。這些纖維具有較高的固有強度，對銀紋的進??一步發(fā)展具有較強的阻力

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3214726