yjjPE管室溫應(yīng)變循環(huán)與棘輪效應(yīng)的實驗研究

1、導(dǎo)師：高炳軍報告人：尹軍軍專業(yè)：化工過程機械PE管棘輪效應(yīng)試驗研究管棘輪效應(yīng)試驗研究PE管應(yīng)變循環(huán)試驗研究管應(yīng)變循環(huán)試驗研究研究背景研究背景內(nèi)容簡介PE管單軸拉伸試驗管單軸拉伸試驗 由于PE管在服役期間需要埋在地下，直接或者間接作用在管道上的載荷分為恒載恒載和活載活載兩種， 恒載：恒載：管道結(jié)構(gòu)自重、覆土荷載、流體重力； 活載：活載：交通荷載、地面堆載、溫度荷載、管道內(nèi)壓、上浮荷載、地震荷載。研究背景研究背景PE生活給排水管件與PE燃氣施工現(xiàn)場圖試驗材料試驗材料：SDR 11-PE100給 排水管材試驗機試驗機:型號為EUM-25K20的 電子萬能疲勞試驗機 試驗方法試驗方法單軸拉伸試驗單軸拉

2、伸試驗PE100管材單調(diào)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線1.單級扭轉(zhuǎn)循環(huán)試驗扭轉(zhuǎn)應(yīng)變幅值的大小為：5%（50c）10%（50c）15%（50c）剪切應(yīng)變率為0.026/s，c代表的是循環(huán)圈數(shù)對稱應(yīng)變循環(huán)試驗對稱應(yīng)變循環(huán)試驗-6-4-20246Shear engineering strain/%-20-1001020Shear engineering stress/MPaShear strain rate=0.026/s0102030405013.013.213.413.613.8Shear stress amplitude/MPaNumber of cyclesShear strain rate=0.026

3、/s01020304050-15-10-5051015Shear engineering strain/MPaNumber of cycles Peak stress Valley stress Mean stressShear strain rate=0.026/s扭轉(zhuǎn)對稱循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線剪切應(yīng)力幅與循環(huán)圈數(shù)關(guān)系曲線剪切應(yīng)力的峰谷均值與循環(huán)圈數(shù)關(guān)系曲線010203040506013.013.514.014.515.015.516.016.517.017.518.018.5Shear stress amplitude/MPaNumber of cycles a=5% a=10% a=15%5%

4、-10%-15% a-N關(guān)系曲線2.扭轉(zhuǎn)應(yīng)變幅歷史效應(yīng)試驗扭轉(zhuǎn)應(yīng)變幅值的大小以及歷史關(guān)系為： 5%（50c）10%（50c）15%（50c）10%（50c）5%（50c） 剪切應(yīng)變率為0.026/s05010015020025011121314151617Shear stress amplitude/MPaNumber of cycles 5% 10% 15% 10% 5%-20-1001020Shear engineering strain/%-20-1001020Shear engineering stress/MPaShear strain rate=0.026/sStep 1Step

5、2Step3Step 4Step 5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力-應(yīng)變滯環(huán)曲線剪切應(yīng)變幅歷史循環(huán)a-N關(guān)系曲線3.先前較大應(yīng)變循環(huán)對后續(xù)應(yīng)變循環(huán)軟硬化的影響 四組不同剪切應(yīng)變幅歷史循環(huán)試驗其試驗條件為： 10%（50c）5%（50c） 5%（50c）3%（50c） 4%（50c）3%（50c） 3%（50c）1%（50c） 剪切應(yīng)變率為0.026/s010020030040068101214161%3%3%4%3%5%5%Shear stress ampliude/MPaNumber of cycles10%四種剪切應(yīng)變幅歷史循環(huán)a-N關(guān)系曲線1.單軸棘輪試驗 試驗加載狀態(tài)見下表。單軸棘輪試驗單軸棘輪試驗試樣名稱

6、試樣名稱均值（均值（MPa）幅值（幅值（MPa）應(yīng)力率應(yīng)力率（MPa/s）循環(huán)圈數(shù)循環(huán)圈數(shù)TS16127500TS26147500TS36137500TS45137500TS5713750002468101214-10-505101520Engineering stress/MPaEngineering strain/% 6-12-7-5001-50c150c250c350c450c450-500c 6-12-7-500棘輪滯回環(huán)曲線01002003004005000246810121416Ratcheting strain/%Number of cyclesm=6MPaRate=7MPa/s

7、 a=12MPa a=13MPa a=14MPa0100200300400500-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6Ratcheting strain rate/%Number of cyclesm=6MPa a=12MPa a=13MPa a=14MPa 恒定均值應(yīng)力為6MPa和變應(yīng)力幅下的棘輪應(yīng)變與棘輪應(yīng)變率演化曲線恒定應(yīng)力幅為13MPa和變平均應(yīng)力下的棘輪應(yīng)變與棘輪應(yīng)變率演化曲線0100200300400500-0.50.00.51.01.52.02.5a=13MPa m=5MPa m=6MPa m=7MPaRatcheti

8、ng strain rate/%Number of cycles01002003004005000246810121416Ratcheting strain/%Number of cyclesa=13MPaRate=7MPa/s m=5MPa m=6MPa m=7MPa2.均值應(yīng)力歷史對棘輪應(yīng)變影響實驗平均應(yīng)力的大小及加載的先后順序是： 0MPa（100c） 5MPa（100c） 6MPa（100c） 7MPa（100c） 0MPa（100c） 6MPa（100c） 7MPa（00c）幅值應(yīng)力為13MPa，加載應(yīng)力率為7MPa/s均值應(yīng)力歷史效應(yīng)棘輪應(yīng)變與棘輪應(yīng)變率演化曲線0100200300

9、400500600700024681012Ratcheting strain/%Number of cycles m=0MPa m=5MPa m=6MPa m=7MPa m=0MPa m=6MPa m=7MPa3.幅值應(yīng)力歷史對棘輪應(yīng)變影響實驗 幅值應(yīng)力的大小及加載的先后順序是： 12MPa（100c） 13MPa（100c） 14MPa（100c） 12MPa（100c）均值應(yīng)力為6MPa，加載應(yīng)力率為7MPa/s 幅值應(yīng)力歷史效應(yīng)棘輪應(yīng)變與棘輪應(yīng)變率曲線演化0100200300400024681012Ratcheting strain/%Number of cycles a=12MPa a=13MPa a=14MPa a=12MPa結(jié)語及展望：由單軸拉伸試驗確定了PE100管材是一種率相關(guān)的材料，應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)和應(yīng)變率有較大關(guān)系；對稱扭轉(zhuǎn)循環(huán)試驗，確定了一個在高應(yīng)變幅值循環(huán)后，后繼較低應(yīng)變幅值循環(huán)出現(xiàn)循環(huán)硬化