由于高分子材料科学技术的迅猛发展,燃气管道领域发生了“以塑代钢”的革命性变革。聚乙烯(PE)是一种半结晶的热塑性高分分子材料,其化学性质稳定、易加工成型、力学性能优异,已在工业生产和人们日常生活中得到了广泛应用。用聚乙烯材料做成的管道,在实际应用中表现出了轻质、耐磨、耐腐蚀等诸多优点,在给水管和燃气管等很多场合已逐步取代钢管。然而,作为一种高分子有机材料,其老化问题不可避免,给聚乙烯燃气管道的工程应用带来极大的安全隐患。本研究以PE80燃气管材为对象,主要从以下方面进行研究:(1)分析聚乙烯管材在使用环境中的老化行为,并进行力学性能试验和热稳定性试验,以冲击强度和氧化诱导时间的大小表征聚乙烯管材的老化状态。(2)利用短时傅里叶变换(STFT)对超声脉冲信号进行时频分析,获取不同老化试样的超声声速谱和衰减谱,分析超声声速和衰减系数随检测频率的变化规律,以及超声声速和衰减系数随老化程度的变化规律。(3)对不同试样超声脉冲信号进行频谱分析,并根据基波和二次谐波幅值计算超声非线性系数,分析超声非线性系数与聚乙烯老化程度的相互关系。(4)根据以上的试验数据,分析超声非线性响应与材料性能的内在联系,建立超声非线性系数与材料宏观性能(冲击强度、氧化诱导时间)的变化关系,为评估聚乙烯管道的老化状态提供重要依据。