隨著化工技術(shù)革新,聚乙烯(PE)管材的性能不斷提高并適用于更嚴(yán)苛的工作環(huán)境,促使PE壓力管道在給排水及天然氣輸送等實際工程中得以廣泛的應(yīng)用。PE壓力管道的工況大多處于中等應(yīng)力水平,其主導(dǎo)失效模式是準(zhǔn)脆性失效,對應(yīng)的失效機理是慢速裂紋擴展(SCG)。PE管材準(zhǔn)脆性斷裂力學(xué)行為的研究對確保PE壓力管道的使用安全性具有重要意義。目前鮮有可靠的模型用以預(yù)測不同應(yīng)力水平下PE壓力管道的延遲失效規(guī)律與管道蠕變壽命,尤其是對非連續(xù)SCG的理論與數(shù)值模擬的研究還處于起步階段。因此,關(guān)于非連續(xù)SCG過程數(shù)值模擬的研究具有重要的應(yīng)用價值和科學(xué)意義。本文基于目前研究現(xiàn)狀試圖提出了一種改進的裂尖過程區(qū)模型,用于模擬PE管材的非連續(xù)型SCG過程,研究內(nèi)容和主要結(jié)果概述如下:(1)提出了一種考慮銀紋損傷的裂尖過程區(qū)模型用于模擬PE管材的非連續(xù)型SCG過程。該過程區(qū)模型考慮了PE管材裂尖應(yīng)力集中所產(chǎn)生的銀紋損傷,基于銀紋本體材料界面活性層的微頸縮機理,提出界面活性層的應(yīng)力均勻分布的假設(shè),并采用線性裂紋擴展動力學(xué)方程。為表征PE管材斷裂過程中的延遲特性,考慮銀紋微纖的斷裂表面能與時間呈指數(shù)衰減變化,斷裂表面能的時間相關(guān)...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1壓力管道的失效模式與應(yīng)力-壽命曲線示意圖

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文1第1章引言1.1研究背景及意義聚乙烯（PE）等塑料管道的使用已有60余年，被廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨斔凸こ碳敖o排水工程中。近十年，我國塑料管道產(chǎn)量持續(xù)保持著增長趨勢。由“十二·五”報告可知，2015年國內(nèi)塑料管道產(chǎn)量約1380萬噸�！笆の濉逼陂g其生產(chǎn)增速穩(wěn)定在3....

圖1.2SCG過程示意圖

び朐齪瘢ㄍ?.2(c)）；當(dāng)銀紋區(qū)生長達到臨界條件時，銀紋微纖相繼斷裂形成新的裂紋，且裂尖穿過橋聯(lián)區(qū)向前擴展。而當(dāng)裂尖前方達到銀紋萌生的臨界條件時，新的銀紋區(qū)將會形成（圖1.2(d)）。如此重復(fù)的(a)→(d)過程就構(gòu)成了典型的SCG過程。裂尖銀紋區(qū)是一種具有損傷的衰壞區(qū)，也稱為....

圖2.1PE管材在60℃條件下的蠕變試驗中裂紋擴展的掃描電鏡圖[5]（a.過程區(qū)(18×);b.銀紋區(qū)內(nèi)未斷裂的微纖(100×);c.銀紋區(qū)內(nèi)高度取向化的微纖(1000×)）

9第2章裂尖過程區(qū)模型及相關(guān)理論2.1SCG過程中銀紋區(qū)形成機理及其細(xì)觀結(jié)構(gòu)銀紋化是非晶玻璃態(tài)聚合物及部分半結(jié)晶聚合物獨有的損傷現(xiàn)象，銀紋化的過程主要包括材料的空蝕與微纖的形成[58]。圖2.1是60℃下PE管材蠕變試驗中所觀測到的裂尖銀紋區(qū)的掃描電鏡圖[5]，可見，在裂尖前端存....

圖2.2活性層內(nèi)由微頸縮形成銀紋微纖的示意圖

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文10因此，可認(rèn)為界面活性層的銀紋應(yīng)力與宏觀頸縮發(fā)展過程的冷拉應(yīng)力相當(dāng)。隨著銀紋增厚生長，其空蝕引發(fā)的損傷增加，當(dāng)銀紋的厚度與長度達到臨界值時，裂尖附近的銀紋微纖斷裂，引起裂紋擴展，如圖2.1(a)所示。圖2.2活性層內(nèi)由微頸縮形成銀紋微纖的示意圖2.2裂尖過程....

本文編號：4046539