高密度聚乙烯(HDPE)管道广泛应用于化工、核电、市政建设等行业,对其进行损伤研究一直是行业关注的重点。本文主要通过极限内压爆破实验、极限载荷拉伸实验和有限元模拟对含缺陷HDPE管道的极限载荷和损伤行为进行研究。利用高压爆破实验机,通过改进密封头对U型、V型、L型缺陷的管道进行爆破实验,得到HDPE管道爆破过程中压力随时间变化的几个阶段和不同缺陷类型、不同缺陷深度管道的极限爆破压力。结果表明缺陷类型和缺陷深度对HDPE管道的爆破极限压力有很大影响。通过实验数据发现,缺陷类型对HDPE管道极限爆破压力的影响由小到大依次为L型、V型和U型,其中V型和U型管道爆破压力比较接近,这表明相同缺陷深度下,缺陷体积越大对HDPE管道的极限爆破压力影响越大。爆破压力随着缺陷深度的增大明显减小。缺陷深度相对于管道壁厚较小时,HDPE管道表现出良好的断裂韧性。将HDPE管道加工成含缺陷的环形试件进行极限载荷拉伸实验。通过实验数据发现,L型缺陷对HDPE环形试件拉伸极限载荷影响最小,U型和V型试件极限载荷接近,极限拉伸载荷随着缺陷深度的增大而减小。对HDPE环形试件进行蠕变和疲劳实验,同样发现缺陷类型和缺陷深度对试件的蠕变和疲劳寿命有明显的影响。通过无量纲统一化比较含缺陷HDPE管道的极限爆破压力和极限拉伸载荷,对比发现两种实验得到的无量纲极限载荷接近,说明在一定缺陷深度和误差范围内简单安全的极限拉伸实验可以很好的代替复杂危险的极限爆破实验。对实验得到的强度折减系数-缺陷深度比数据进行拟合得到强度折减系数的预测曲线,可以根据缺陷深度预测HDPE管道的极限载荷。根据实验得到HDPE管材的工程应力-应变曲线用于对含缺陷HDPE管道的极限压力和拉伸极限应力进行有限元模拟,得到的结果与实验值具有很好的一致性,并且通过应力变化发现含缺陷HDPE管道爆破和拉伸失效是在缺陷处由外向内发生的。结合U型缺陷尖端切应力公式和单边裂纹尖端应力强度因子公式对L型缺陷HDPE管道的拉伸极限载荷进行了推导。基于线性累积损伤模型和统一模型以管道内压代替应力得到含缺陷HDPE管道的损伤模型与实验结果具有很好的一致性,线性累积损伤模型对HDPE管道的损伤预测偏于保守。