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超高分子量聚乙烯管性能檢測(cè)之蠕變性
信息來(lái)自:超高分子量聚乙烯54tz.cn 發(fā)布日期：2014-3-19 瀏覽次數(shù)：102
導(dǎo)讀： 超高分子量聚乙烯管作為漿體輸送材料來(lái)使用時(shí)，一般要求能長(zhǎng)期使用，構(gòu)件在載荷作用下，首先發(fā)生彈性形變，繼后隨著載荷作用時(shí)間的增加，其形變也會(huì)逐漸增加，當(dāng)形變達(dá)到一定程度后，構(gòu)件就不能再使用了，這種在載荷作用下，形變隨載荷作用時(shí)間的增加而增加的現(xiàn)象叫做蠕變。所以在受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，要了解材料的蠕變性能，以便合理的設(shè)計(jì)構(gòu)件的尺寸
超高分子量聚乙烯管作為漿體輸送材料來(lái)使用時(shí)，一般要求能長(zhǎng)期使用，構(gòu)件在載荷作用下，首先發(fā)生彈性形變，繼后隨著載荷作用時(shí)間的增加，其形變也會(huì)逐漸增加，當(dāng)形變達(dá)到一定程度后，構(gòu)件就不能再使用了，這種在載荷作用下，形變隨載荷作用時(shí)間的增加而增加的現(xiàn)象叫做蠕變。所以在受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，要了解材料的蠕變性能，以便合理的設(shè)計(jì)構(gòu)件的尺寸和形狀，為了給設(shè)計(jì)提供材料的蠕變性能，必須在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)試驗(yàn)來(lái)測(cè)定它。
材料的蠕變一般可分為四個(gè)階段，以材料的形變或應(yīng)變作為縱坐標(biāo)。
蠕變的第一階段，其變形或是加載后的彈性形變與塑料形變之和，此階段以彈性形變?yōu)橹鳎芰闲巫優(yōu)檩o，城此階段為瞬時(shí)蠕變階段。
蠕變的第二階段，其形變速率逐漸降低，稱(chēng)此階段為主蠕變階段。
蠕變的第三個(gè)階段，材料經(jīng)過(guò)第二階段蠕變后，形變速度達(dá)到恒定，稱(chēng)此階段為材料的冷流階段或穩(wěn)定蠕變階段。
蠕變的第四個(gè)階段，其形變速率急劇增加，直至試樣達(dá)到點(diǎn)，發(fā)生斷裂破壞，一般來(lái)講，這一階段，這一階段的時(shí)間較短，尤其是材料在恒載荷作用下更是如此，在恒載荷作用下，因其形變，受力的面積發(fā)生變化，相應(yīng)的應(yīng)力也發(fā)生變化，以拉伸蠕變?yōu)槔�，材料拉伸載荷作用下發(fā)生伸長(zhǎng)形變，其橫截面積相應(yīng)減少，使其應(yīng)力 相應(yīng)的增加，促使形變速率也相應(yīng)地增加，在應(yīng)力達(dá)到極限時(shí)，試樣發(fā)生斷裂。
由于超高分子量聚乙烯管在使用中可能受到不同載荷的作用，其受力的形式也會(huì)不同，所發(fā)生的形變也會(huì)不同，所以必須根據(jù)構(gòu)件在使用中受到的載荷，確定材料的受力形式，在參考相應(yīng)的蠕變性能，做出構(gòu)件的合理設(shè)計(jì)，因此蠕變性能數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)中具有相當(dāng)重要的意義。
根據(jù)超高分子量聚乙烯管在試驗(yàn)過(guò)程中所承受受的力，可把蠕變?cè)囼?yàn)分為的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等蠕變?cè)囼?yàn)，以下僅對(duì)拉伸、壓縮、彎曲蠕變加以敘述。
拉伸蠕變?cè)囼?yàn)是對(duì)試樣施加拉伸、載荷，測(cè)定試樣在拉伸載荷作用下，不同時(shí)間所產(chǎn)生的形變或應(yīng)變。
蠕變極限強(qiáng)度 在規(guī)定的溫度和濕度下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的形變或?qū)е略嚇訑嗔训某跏紤?yīng)力，蠕變斷裂時(shí)間，從加滿載荷時(shí)起，直至試樣達(dá)到斷裂時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，它亦稱(chēng)為持久時(shí)間，通常以分或時(shí)為單位。
蠕變?cè)囼?yàn)加載裝置，要?dú)馐┘虞d荷的精度為所加載荷的半分之一，并且要求能迅速平穩(wěn)而無(wú)振動(dòng)的加載。
蠕變?cè)囼?yàn)的加載裝置，一般可分為恒載荷裝置和變載荷裝置，對(duì)于在蠕變?cè)囼?yàn)中形變小的材料，一般采用恒載荷裝置的直接懸掛式裝置或杠桿式裝置。
以上幾種定應(yīng)力裝置都是以試樣的泊松比為0.5和試樣形變?yōu)榫鶠樾巫優(yōu)榧僭O(shè)的，而實(shí)際上這兩條假設(shè)是不完全正確的，因?yàn)楦鞣N塑料的泊松比只是接近0.5，而且形變時(shí)不都是均勻的，通常在蠕變過(guò)程中首先在有效部位的某處出現(xiàn)縮頸并逐漸擴(kuò)大，以至到達(dá)有效部位之外，所以在試樣的橫截面上的應(yīng)力很難達(dá)到恒定，所謂的恒定應(yīng)力試驗(yàn)只是近似的，不可能真正做到，這一點(diǎn)應(yīng)引起人們的注意。
溫度和濕度控制裝置，一般蠕變?cè)囼?yàn)要求在一定溫度和濕度下進(jìn)行，所以一般采用恒溫恒濕箱。其濕度和溫度的測(cè)定最好采用能在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中自動(dòng)連續(xù)的記錄箱內(nèi)溫度和濕度的測(cè)定最好采用能在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中自動(dòng)連續(xù)的記錄箱內(nèi)溫度和濕度的裝置，若無(wú)這樣裝置，可在測(cè)定形變時(shí)同時(shí)記錄溫度和濕度。
要想對(duì)超高分子量聚乙烯管的蠕變性做試驗(yàn)，首先對(duì)試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，然后再標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，當(dāng)做非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下的蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)，則應(yīng)首先將超高分子量聚乙烯管試樣放在試驗(yàn)環(huán)境中，使其與環(huán)境達(dá)到平衡后在測(cè)量試樣尺寸，進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)連續(xù)或按時(shí)記錄試樣形變及環(huán)境的溫度和濕度。形變測(cè)定裝置 在加載之后，最好有能隨加載時(shí)間的增加而自動(dòng)連續(xù)的測(cè)定試樣形變的裝置，若無(wú)這種裝置可按一定時(shí)間間隔做間歇測(cè)定對(duì)于短期蠕變?cè)囼?yàn)，一般在1、2、3、5、10小時(shí)以及十倍的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定對(duì)于長(zhǎng)期蠕變?cè)囼?yàn)，對(duì)于500小時(shí)呢的蠕變?cè)囼?yàn)，可在20小時(shí)后每隔24小時(shí)測(cè)定，在進(jìn)行500-1000小時(shí)的蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)可在20小時(shí)后每隔48小時(shí)測(cè)定一次，形變的測(cè)定精度一般要求達(dá)到測(cè)定形變的百分之一，因此可根據(jù)試樣形變的大小來(lái)選擇不同的方法，如伸長(zhǎng)記法差變動(dòng)變壓器法或按測(cè)高儀原理制作的無(wú)接觸式光學(xué)法等，最后一種方法可無(wú)接觸的測(cè)定試樣表現(xiàn)之間的距離及其變化，它是一種較好的方法，采用電阻應(yīng)變片法一般只能做短期蠕變?cè)囼?yàn)。
材料的蠕變一般可分為四個(gè)階段，以材料的形變或應(yīng)變作為縱坐標(biāo)。
蠕變的第一階段，其變形或是加載后的彈性形變與塑料形變之和，此階段以彈性形變?yōu)橹鳎芰闲巫優(yōu)檩o，城此階段為瞬時(shí)蠕變階段。
蠕變的第二階段，其形變速率逐漸降低，稱(chēng)此階段為主蠕變階段。
蠕變的第三個(gè)階段，材料經(jīng)過(guò)第二階段蠕變后，形變速度達(dá)到恒定，稱(chēng)此階段為材料的冷流階段或穩(wěn)定蠕變階段。
蠕變的第四個(gè)階段，其形變速率急劇增加，直至試樣達(dá)到點(diǎn)，發(fā)生斷裂破壞，一般來(lái)講，這一階段，這一階段的時(shí)間較短，尤其是材料在恒載荷作用下更是如此，在恒載荷作用下，因其形變，受力的面積發(fā)生變化，相應(yīng)的應(yīng)力也發(fā)生變化，以拉伸蠕變?yōu)槔�，材料拉伸載荷作用下發(fā)生伸長(zhǎng)形變，其橫截面積相應(yīng)減少，使其應(yīng)力 相應(yīng)的增加，促使形變速率也相應(yīng)地增加，在應(yīng)力達(dá)到極限時(shí)，試樣發(fā)生斷裂。
由于超高分子量聚乙烯管在使用中可能受到不同載荷的作用，其受力的形式也會(huì)不同，所發(fā)生的形變也會(huì)不同，所以必須根據(jù)構(gòu)件在使用中受到的載荷，確定材料的受力形式，在參考相應(yīng)的蠕變性能，做出構(gòu)件的合理設(shè)計(jì)，因此蠕變性能數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)中具有相當(dāng)重要的意義。
根據(jù)超高分子量聚乙烯管在試驗(yàn)過(guò)程中所承受受的力，可把蠕變?cè)囼?yàn)分為的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等蠕變?cè)囼?yàn)，以下僅對(duì)拉伸、壓縮、彎曲蠕變加以敘述。
拉伸蠕變?cè)囼?yàn)是對(duì)試樣施加拉伸、載荷，測(cè)定試樣在拉伸載荷作用下，不同時(shí)間所產(chǎn)生的形變或應(yīng)變。
蠕變極限強(qiáng)度 在規(guī)定的溫度和濕度下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的形變或?qū)е略嚇訑嗔训某跏紤?yīng)力，蠕變斷裂時(shí)間，從加滿載荷時(shí)起，直至試樣達(dá)到斷裂時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，它亦稱(chēng)為持久時(shí)間，通常以分或時(shí)為單位。
蠕變?cè)囼?yàn)加載裝置，要?dú)馐┘虞d荷的精度為所加載荷的半分之一，并且要求能迅速平穩(wěn)而無(wú)振動(dòng)的加載。
蠕變?cè)囼?yàn)的加載裝置，一般可分為恒載荷裝置和變載荷裝置，對(duì)于在蠕變?cè)囼?yàn)中形變小的材料，一般采用恒載荷裝置的直接懸掛式裝置或杠桿式裝置。
以上幾種定應(yīng)力裝置都是以試樣的泊松比為0.5和試樣形變?yōu)榫鶠樾巫優(yōu)榧僭O(shè)的，而實(shí)際上這兩條假設(shè)是不完全正確的，因?yàn)楦鞣N塑料的泊松比只是接近0.5，而且形變時(shí)不都是均勻的，通常在蠕變過(guò)程中首先在有效部位的某處出現(xiàn)縮頸并逐漸擴(kuò)大，以至到達(dá)有效部位之外，所以在試樣的橫截面上的應(yīng)力很難達(dá)到恒定，所謂的恒定應(yīng)力試驗(yàn)只是近似的，不可能真正做到，這一點(diǎn)應(yīng)引起人們的注意。
溫度和濕度控制裝置，一般蠕變?cè)囼?yàn)要求在一定溫度和濕度下進(jìn)行，所以一般采用恒溫恒濕箱。其濕度和溫度的測(cè)定最好采用能在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中自動(dòng)連續(xù)的記錄箱內(nèi)溫度和濕度的測(cè)定最好采用能在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中自動(dòng)連續(xù)的記錄箱內(nèi)溫度和濕度的裝置，若無(wú)這樣裝置，可在測(cè)定形變時(shí)同時(shí)記錄溫度和濕度。
要想對(duì)超高分子量聚乙烯管的蠕變性做試驗(yàn)，首先對(duì)試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，然后再標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，當(dāng)做非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下的蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)，則應(yīng)首先將超高分子量聚乙烯管試樣放在試驗(yàn)環(huán)境中，使其與環(huán)境達(dá)到平衡后在測(cè)量試樣尺寸，進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)連續(xù)或按時(shí)記錄試樣形變及環(huán)境的溫度和濕度。形變測(cè)定裝置 在加載之后，最好有能隨加載時(shí)間的增加而自動(dòng)連續(xù)的測(cè)定試樣形變的裝置，若無(wú)這種裝置可按一定時(shí)間間隔做間歇測(cè)定對(duì)于短期蠕變?cè)囼?yàn)，一般在1、2、3、5、10小時(shí)以及十倍的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定對(duì)于長(zhǎng)期蠕變?cè)囼?yàn)，對(duì)于500小時(shí)呢的蠕變?cè)囼?yàn)，可在20小時(shí)后每隔24小時(shí)測(cè)定，在進(jìn)行500-1000小時(shí)的蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)可在20小時(shí)后每隔48小時(shí)測(cè)定一次，形變的測(cè)定精度一般要求達(dá)到測(cè)定形變的百分之一，因此可根據(jù)試樣形變的大小來(lái)選擇不同的方法，如伸長(zhǎng)記法差變動(dòng)變壓器法或按測(cè)高儀原理制作的無(wú)接觸式光學(xué)法等，最后一種方法可無(wú)接觸的測(cè)定試樣表現(xiàn)之間的距離及其變化，它是一種較好的方法，采用電阻應(yīng)變片法一般只能做短期蠕變?cè)囼?yàn)。
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