[发明专利]一种聚乙烯在理想无损状态下有效应力的测试方法及系统

说明书

本申请公开了一种聚乙烯在理想无损状态下有效应力的测试方法及系统，所述方法包括：采用拉伸试验机定量引入聚乙烯材料损伤；根据所述损伤测得所述聚乙烯材料的损伤参数，从而确定在理想无损状态下的有效应力。本发明的优点是：实现简单，采用拉伸试验机定量引入聚乙烯材料损伤；根据所述损伤测得所述聚乙烯材料的损伤参数，从而确定在理想无损状态下的有效应力。克服了传统微观损伤测试方法对取样大小范围的限制，不需要依赖高精度、操作复杂、费用高的显微技术。弥补了传统方法不适用于聚乙烯的缺陷，采特别适用于聚乙烯材料损伤破坏机理与演化规律研究，可为实验力学及数值模拟等领域聚乙烯损伤断裂表征与计算机模拟提供可靠的方法支撑。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯在理想无损状态下有效应力的测试方法及系统。

背景技术

聚乙烯(PE)材料由于其优良的耐腐蚀性、延展性、制造维修成本低等优点而被广泛用于制造排水和燃气管道。根据美国运输部管道和危险材料安全管理局的统计，2017年美国新安装的燃气管道90％以上是由PE材料制成的，产生了巨大的经济社会效益，同时也面临着一系列严重的安全问题，由于材料缺陷、第三方损伤以及管道基础移动等原因，PE管道的失效破坏甚至爆炸等特大事故时有发生。

基于连续介质损伤模型的有限单元法是研究材料失效破坏、剩余寿命的有效手段。损伤变量的定义和损伤本构关系的建立依赖于描述损伤状态和虚构无损状态力学等价性的损伤力学假设。现阶段广泛采用的基本假设主要有以下两种：应变等效性假设和能量等效性假设。CN106126774A的专利文献就公开了一种结构损伤的识别方法，包括：通过有限单元法建立损伤结构的有限元模型，提取结构的固有频率、振型等模型参数，利用损伤结构和计算结构的固有频率残差和模态确保准则构建目标函数。但其显著缺点是：实现比较复杂，并不适用于聚乙烯(PE)材料的损伤测试。现存的各种损伤模型所依赖的理想无损状态下的应力-应变关系都是主观假定的，目前只有对混凝土材料在理想无损状态下应力应变关系的实验测量方法，该实验方法成功实现的一个前提是混凝土材料在拉伸和压缩条件下的应力应变关系近似相同。但是对PE材料，其拉伸和压缩条件下的应力应变关系有很大差异性，因此现存的方法不能直接用于测量PE材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种聚乙烯在理想无损状态下有效应力的测试方法，其实现简单，适用于PE材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种聚乙烯在理想无损状态下有效应力的测试方法，其特征在于，包括。

采用拉伸试验机定量引入聚乙烯材料损伤；

根据所述损伤测得所述聚乙烯材料的损伤参数，从而确定在理想无损状态下的有效应力。

本发明的另一目的在于提供一种聚乙烯在理想无损状态下有效应力的测试系统，其特征在于，包括。

拉伸试验机，用于定量引入聚乙烯材料损伤；

控制模块，用于根据所述损伤测得所述聚乙烯材料的损伤参数，从而确定在理想无损状态下的有效应力。

本发明的有益效果为：

实现简单，包括：采用拉伸试验机定量引入聚乙烯材料损伤；根据所述损伤测得所述聚乙烯材料的损伤参数，从而确定在理想无损状态下的有效应力。经济效益高。克服了传统微观损伤测试方法对取样大小范围的限制，不需要依赖高精度、操作复杂、费用高的显微技术。弥补了传统方法不适用于聚乙烯的缺陷，采特别适用于聚乙烯材料损伤破坏机理与演化规律研究，可为实验力学及数值模拟等领域聚乙烯损伤断裂表征与计算机模拟提供可靠的方法支撑。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明的聚乙烯圆棒式样结构示意图；