交通载荷作用下埋地聚乙烯燃气管道的有限元分析

运用非线性有限元法,在ANSYS中建立埋地PE燃气管道的有限元模型,对交通载荷作用下的埋地PE管进行瞬态分析,得到管道应力及直径变形量随时间的变化关系,比较不同管顶覆土厚度下的管道力学性状.研究发现,建立的有限元模型,其计算结果能够较为真实地反映PE管的蠕变行为,聚乙烯的黏弹性降低了管道应力梯度,管顶覆土对交通载荷作用下埋地PE管道有减荷效果.交通载荷是引起管道形变的主要因素,适当增加管道埋深刻提高管道寿命.     

PE80燃气管道的应力松弛模型与实验验证

采用实验方法研究聚乙烯(PE)管道在机械载荷条件下的应力松弛行为,通过卷积分解析法和基于Maxwell模型的有限单元数值模拟法对其进行验证。结果表明,在小应变下采用Boltzmann叠加原理推导出的PE黏弹性本构模型可用于预测PE管道的应力松弛行为;基于实验参数,利用有限单元法能有效地对PE的黏弹性行为进行预测。     

PE100燃气管材的非线性蠕变行为及其本构模型研究

对PE100燃气管材开展不同应力水平（2.4~9.6 MPa）下的常温蠕变测试,结果显示应力不超过5.4 MPa时,材料的蠕变柔量与应力水平无关,呈现出线性黏弹性行为,当应力高于5.4 MPa时,材料发生非线性黏弹性蠕变。基于单积分型非线性黏弹性本构理论,采用Findley模型对蠕变行为进行分析,并与Struik经验模型进行比较。结果表明,Findley模型和Struik模型均能较好地描述PE100管材的蠕变行为,但对高应力下的非线性蠕变行为,Findley模型比Struik模型描述得更准确。     

聚乙烯燃气管道失效模式研究进展

综述了聚乙烯（PE）燃气管道的失效形式及评估方法研究进展,详细讨论了PE燃气管道的失效机理和失效评估方法的发展方向。讨论了PE管道的韧性失效、脆性失效、焊接接头失效和表面失效的方法和种类。结果表明,PE燃气管道失效评估多为力学研究,无损检测技术还不够完善。最后对PE燃气管道无损检测的应用前景提出了展望。     

含表面裂纹PE管道临界失稳压力的计算与分析

针对PE管力学性能、缺陷尺寸及失效模式的不确定性,建立基于可靠性分析计算PE管临界失稳压力的方法.计算得到不同管材、标准尺寸比、失效模式、裂纹类型下,含表面裂纹PE管的临界失稳压力-管道裂纹深度与管道壁厚比曲线,分析各因素对该曲线的影响,为PE管的设计选材及安全评定提供指导.通过总结含表面裂纹PE管韧脆转化规律,为确定管道失效模式,防止管道脆性断裂提供理论依据.     

天然气管道三层PE防腐层的常见失效模式

本文结合现场施工经验,介绍了三层PE防腐层与管体分离、焊缝区三层PE防腐层应力开裂、徽生物对三层PE防腐层的破坏、植物根系对三层PE防腐层的破坏、第三方对三层PE防腐层的破坏五种常见的三层PE防腐层失效模式,同时提出四项措施来确保防腐层的本质安全并延长其寿命,只有通过加强管道三层PE防腐层的施二管理,才可以有效避免管道防腐失效引发事故,确保天然气管道的本质安全.     

PE80聚乙烯管道焊接接头的应力松弛模型验证及安全评价

采用实验方法研究聚乙烯（PE）管道焊接接头在机械载荷条件下的应力松弛行为,通过松弛试验得出用Prony级数表示的PE管道焊接接头的本构模型。结果表明,PE管道焊接接头的松弛曲线与PE管道木材的松弛曲线相似;结合有限元分析软件Abaqus,建立PE80焊接接头的裂纹缺陷模型,导入PE管道焊接接头与PE管道母材的Prony级数,对含裂纹缺陷PE管道的应力强度因子进行计算;借鉴GB/T 19624—2004金属管道的评定标准,给出适合PE材料的断裂判据,比较PE材料的临界应力强度因子（KIC）及计算得出的应力强度因子(KI)的大小,进而通过断裂判据对含缺陷PE管道进行安全评价。     

低分子量乙丙共聚物对聚乙烯/聚丙烯共混体系流变性能的影响规律

研究了低分子量乙丙共聚物(LMW-EP)对聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)共混体系转矩流变以及动态流变性能的影响.并采用Cole-Cole Plot作图法计算共混物黏弹性参数.结果表明:LMW-EP的加入有效改善了PP/PE共混体系的流动性,为聚乙烯/聚丙烯共混体系的发泡稳定性提供帮助.     

注塑制品内应力计算的非线性黏弹性本构方程

在聚合物黏弹性理论的基础上,构建了新的注塑制品内应力计算的四元件串联力学模型,并推导了其瞬态黏弹性响应的非线性本构方程,给出了聚合物材料参数弹性模量和黏壶系数的计算公式,并对PS平板注塑制件脱模前的内应力进行了模拟计算。计算结果与固体高聚物的结构和力学性能的相关研究结论相一致,所建计算模型合理可靠。     

挖掘过程对含缺陷埋地PE管影响有限元分析

为分析燃气管道2侧保护区外的挖掘施工过程,对含缺陷埋地聚乙烯(Polyethylene,以下简称PE)管的安全影响,利用ABAQUS有限元软件,研究挖掘过程中含缺陷埋地PE管的动力响应。建立PE管-土-挖斗接触模型,分析挖掘载荷作用下,PE管缺陷位置、缺陷尺寸、挖掘深度等,对含缺陷聚乙烯管力学性能的影响。研究结果表明,强度失效是挖掘载荷下PE管失效的主要原因;在挖掘载荷作用下,含缺陷PE管应力集中的现象明显,最大Mises应力出现在缺陷位置处;当挖掘施工至管道埋深水平面时,PE管出现应力极值,当缺陷靠近挖掘施工一侧时,埋地PE管的安全性下降。研究结果为埋地聚乙烯管的维护和运行提供了科学依据。     

基于Matlab的聚乙烯管韧性破坏的分析计算

韧性破坏是聚乙烯管的主要破坏形式之一,这是因为聚乙烯为粘弹性材料,其弹性模量随时间的增大而降低,在内压作用下,聚乙烯管壁厚不断减薄,应力不断增大。且聚乙烯的屈服应力随应变率的减小而减小。当内压增加到一定值时,von mises等效应力与屈服应力相等,聚乙烯管材发生韧性失效。采用prony级数模拟聚乙烯管的粘弹性力学性能,采用Matlab进行编程分析,从而得到韧性失效寿命与所受内压载荷的关系和屈服应力与所受内压载荷的关系。     

核电厂聚乙烯管道设计方法及标准简介

随着聚乙烯管道在三门核电厂、大亚湾核电厂中的试应用成功,大量的新建核电厂及核电厂改造项目均将聚乙烯管道作为海水冷却水管道系统的首选管材,自主研制核电厂聚乙烯管技术标准迫在眉睫。本文介绍了核电聚乙烯管道的发展历史和应用现状,对比了核安全3级聚乙烯管道和非核安全相关聚乙烯管道、城市燃气与给水聚乙烯管道技术标准的设计方法及适用范围,探讨了中国目前聚乙烯管技术标准与核3级聚乙烯管道技术标准的差异与差距,为核电厂聚乙烯管道的设计制造与标准研制提供参考。     

铝塑复合管的市场和发展前景

北京塑料工业协会对于铝塑复合管的调查和研究结果表明要正确认识铝塑复合管的优点和缺点;要看到在建筑给水管领域内有多种塑料管道都在发展;要注意到国外应用铝塑复合管总量和比例都不很大;国内大量应用铝塑复合管的条件还没有成熟;建筑给冷热水管的总用量有限,过多过急投资铝塑复合管很可能引发恶性竞争。     

聚乙烯压力管道国际标准体系与美国标准体系的比较研究

聚乙烯（PE）压力管道国家标准体系和美国标准体系均应用比较广泛，但两个标准体系在具体内容方面有很多的不同之处，从使用的原料，原料的分级，长期静液压强度的测试方法的联系和差异，以及管材的设计（安全）系数等方面，探讨了两个标准体系之间的主要差别与联系。     

在役埋地聚乙烯给水管道自然老化行为研究

研究了埋地聚乙烯(PE)给水管道在我国台州地区实际服役7～12年过程中的自然老化行为,采用红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等分析了管材在服役过程中不饱和基团含量、断链和支化程度、羰基指数、羟基指数等微观结构的变化趋势,考察了不同服役时间管材热稳定性、分子量、氧化诱导时间(OIT...     

聚乙烯管材发生慢速裂纹增长的影响因素及对策

耐慢速裂纹增长性能是提高聚乙烯（PE）管材耐用性的关键因素。文章综述了PE管材发生慢速裂纹增长的机理和影墒因素,最后给出了提高PE管材耐慢速裂纹增长性能的改进措施。     

聚乙烯管材应变硬化模量与裂纹扩展速率相关性研究

采用应变硬化试验和锥体试验分别得到不同聚乙烯100（PE100）管材试样的应变硬化模量和裂纹扩展速率,并对它们之间的相关性进行研究,以期验证应变硬化试验法评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能的正确性。结果表明,锥体试验中PE管材试样的裂纹扩展程度随着试验时间的增加而增大;应变硬化试验和锥体试验对不同PE管材试样的耐慢速裂纹扩展性能评价结果完全相同,应变硬化试验法评价PE管材耐慢速裂纹扩展性能的正确性得到验证;应变硬化试验不仅误差较小,而且可以区分不同牌号PE100管材耐慢速裂纹扩展性能的细微差异,评价结果相对于锥体试验要更加可靠。     

聚乙烯管材耐慢速裂纹增长性能研究进展

简要介绍了聚乙烯管材发生慢速裂纹增长(SCG)的机理,并详细介绍了影响聚乙烯管材耐SCG性能的影响因素,包括系带分子(TMs)、界面相和无定形相的活动性,以及聚乙烯管材专用料的研发和熔融加工过程中的结构与形态控制研究。