【摘 要】
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高密度聚乙烯（HDPE）管近年来逐渐被用于核电站输水管道中,相比于金属管,不仅耐腐蚀、易安装、而且综合使用成本低。HDPE管在使用的过程中不可避免的要进行焊接,焊接接头作为管道的重要组成部分,其性能对于保证管道的正常使用至关重要。小冲杆试验所需试样小,具有取样简单、无损（半无损）的优点,非常适用于对传统拉伸试验无法取材的情况。因此,本文采用小冲杆试验,以PE100 HDPE管为研究对象,研究了焊接
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高密度聚乙烯（HDPE）管近年来逐渐被用于核电站输水管道中,相比于金属管,不仅耐腐蚀、易安装、而且综合使用成本低。HDPE管在使用的过程中不可避免的要进行焊接,焊接接头作为管道的重要组成部分,其性能对于保证管道的正常使用至关重要。小冲杆试验所需试样小,具有取样简单、无损（半无损）的优点,非常适用于对传统拉伸试验无法取材的情况。因此,本文采用小冲杆试验,以PE100 HDPE管为研究对象,研究了焊接接头的弹塑性性能,并在29℃下进行了小冲杆蠕变试验,以及用Abaqus有限元软件分析了小冲杆蠕变试验过程中应力的变化情况,论文的研究内容和得到的主要结论如下。首先,通过小冲杆试验测试了HDPE管母材处及焊接接头处的弹塑性性能,得到HDPE的屈服强度,试验结果表明焊缝中心处比母材处与热影响区的屈服强度略大,母材与热影响区的屈服强度差别不大。其次,在29℃下,对HDPE管进行小冲杆蠕变试验,基于Charkarabarty薄膜伸张模型得到的应力与应变的关系,以及试验测出的位移-时间曲线,建立了HDPE管在29℃下的Norton蠕变本构模型。最后,用Abaqus有限元软件对HDPE管小冲杆蠕变试验进行了模拟。分析试验过程中应力沿试样半径及厚度方向的变化趋势。发现试样上表面的Mises应力在压球边缘及下夹具边缘处出现峰值,在试样中心位置的厚度方向应力并没有明显的变化。在蠕变阶段,试样在距离中心大概0.8 mm地方的Mises应力最大,与小冲杆蠕变试验中试样的断裂位置一致。
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