疲勞是在超高分子量聚乙烯材料在循環(huán)交變的外載作用下,最終導(dǎo)致材料力學(xué)性能減弱或破壞的過程,例如,在我們?nèi)粘I钪,想把一塊塑料片或細(xì)鐵絲折斷,往往是將其彎折,經(jīng)一兩次彎折可能不會(huì)將其折斷,但經(jīng)過多次彎折會(huì)將其折斷,這就是材料疲勞的結(jié)果。超高分子量聚乙烯管在比極限靜強(qiáng)度小的多的交變應(yīng)力的作用下,首先在超高分子量聚乙烯管中產(chǎn)生很小的疲勞裂紋,然后再裂紋或材料的缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中,使此處的應(yīng)力比其他地方高數(shù)倍,數(shù)十倍或數(shù)百倍,就使裂紋迅速擴(kuò)展,而導(dǎo)致材料的力學(xué)性能減弱或破壞,據(jù)估計(jì),百分之八十的設(shè)備在使用中的破壞都是由材料的疲勞引起的。
對(duì)于傳統(tǒng)的工程材料,比如金屬,疲勞問題是人們長(zhǎng)期關(guān)心的問題,但其破壞的根本原因還十分不清楚,所以常常發(fā)生不幸事故,而對(duì)超高分子量聚乙烯這種新材料,人們才剛開始了解其疲勞過程,收集的數(shù)據(jù)還很少。因此必須開展塑料疲勞性能測(cè)試,為設(shè)計(jì)人員提供大量的參考數(shù)據(jù)。
疲勞試驗(yàn)的種類很多,可按不同的方式來劃分,一般按加載方式、施加應(yīng)力或應(yīng)變的大小,應(yīng)力或應(yīng)變隨時(shí)間變化的曲線及頻率來劃分。
疲勞試驗(yàn)結(jié)果比較分散,只有進(jìn)行大量試驗(yàn),才能獲得比較可靠的結(jié)果,所以在應(yīng)用疲勞試驗(yàn)的結(jié)果時(shí),必須小心謹(jǐn)慎。
由于試驗(yàn)條件和實(shí)際使用條件有差別,因此再設(shè)計(jì)超高分子量聚乙烯管應(yīng)用疲勞試驗(yàn)結(jié)果時(shí),必須注意到這種差別采用一定的安全系數(shù)。
當(dāng)采用不對(duì)稱的循環(huán)應(yīng)力作試驗(yàn)時(shí),對(duì)試樣要施加一靜應(yīng)力,由于塑料的松弛現(xiàn)象,這一應(yīng)力會(huì)隨著時(shí)間的增加而降低,同時(shí)塑料是粘彈性材料,在試驗(yàn)過程中因內(nèi)耗而溫度上升,剛性降低,使恒定應(yīng)力不能達(dá)到。
不同的試驗(yàn)機(jī),不同形狀和尺寸的管材試樣以及不同的試驗(yàn)條件都造成試驗(yàn)結(jié)果不同,所以在試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告中應(yīng)盡可能詳細(xì)的說明:采用試驗(yàn)機(jī)的型號(hào),試樣形狀尺寸和試驗(yàn)條件。
由于所采用的試驗(yàn)頻率為30赫茲,對(duì)塑料來說偏高了,一般認(rèn)為采用幾赫茲的頻率較為適宜。
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