聚乙烯燃气管道长期服役后力学性能会发生劣化而造成泄漏和爆炸风险,为保证管道的安全服役,急需一种能够获取其力学性能劣化的快速简便的检测方法,为后续的安全评估和寿命预测提供基础。满足要求的仪器化压痕测试技术已广泛应用于金属材料的性能测试,本文将其推广至聚乙烯燃气管道的力学性能获取。为此设计了应用于聚乙烯材料的球压痕试验方案,对不同老化时间的聚乙烯试样分别进行载荷型、位移型压痕试验,建立了适合聚乙烯材料的压痕测试方法和力学性能获取方法。结合微观检测结果和单轴拉伸试验的结果,证实了压痕测试的可行性。主要研究成果如下:（1）对聚乙烯管道材料进行热氧老化试验,通过力学性能测试和性能表征测试,探究老化时间对聚乙烯管道的微观结构和力学性能的影响。结果发现随着老化时间的增加,氧化作用使材料老化加剧,材料抗氧稳定性降低。材料内部分子交联,晶区面积增加,分子相对运动受限导致材料的屈服强度增加,韧性降低,断后伸长率降低,断裂应变减少。（2）考虑到聚乙烯材料的粘弹塑性对建立压痕模型的复杂性,需要建立简化的弹塑性压痕模型。通过对聚乙烯粘弹塑性模型参数的分析,发现改变试验参数可以减少材料粘性对压痕试验曲线的干扰;进一步通过压痕试验获得了最佳的试验参数,进而确定了聚乙烯管道试样趋于理想弹塑性响应的球压痕试验速率v（0.7mm/min）,设计了适用于聚乙烯材料的压痕试验方法。（3）通过载荷控制型球压痕试验获取不同老化程度的聚乙烯材料的硬度和弹性模量,发现随老化时间的增加,氧化作用导致材料变硬。老化中后期材料降解时,硬度有短暂的下降趋势,后期由于结晶度的增加,相对分子运动受限,材料硬度增加。（4）基于适用于弹塑性材料响应的简化膨胀孔洞模型,通过有限元模拟不同压入深度下不同材料的压痕试验,确定了适合聚乙烯材料的最佳的压入深度hmax（0.45mm）,并根据这一深度建立了压痕试验获取聚乙烯材料屈服强度的方法。据此根据位移控制的方法进行压痕测试便可获得材料的屈服强度,即根据位移达到最佳压入深度hmax时对应的压痕载荷求取屈服强度。根据该方法对不同老化的聚乙烯材料进行压痕试验,对比常规拉伸结果,球压痕试验结果的最大误差不超过10%,验证了压痕试验获取材料屈服强度的可行性。