Эксплуатационные характеристики пластиковых труб. Методы испытаний. Часть 4

Достаточно сказать, что, согласно экспериментальным данным, относящимся к полиэтиленовой трубе высокой плотности, испытанной при +20 °С при номинальном напряжении 150 кгс / см, деформация по окружности в момент разрушения превысила 50%. Это означает, что напряжение в момент разрушения (рассчитанное для измененной формы трубы) составляло около 840 кгс / см. Очевидно, что эти условия нагрузки вряд ли можно рассматривать как статические. Вследствие различной геометрии образцов стержней и труб скорость, с которой происходит ползучесть и увеличивается напряжение, в каждом случае различна, причем для образцов труб это происходит быстрее. Это одна из основных причин различий между соответствующими кривыми времени разрыва в области вязкого разрушения. В диапазоне умеренных нагрузок влияние деформации ползучести при увеличении напряжения существенно уменьшается. В этих условиях действующее напряжение не может достичь предела текучести, и материал разрушается из-за хрупкого усталостного разрушения; деформация ползучести очень мала, как и разница между деформациями стержня и трубы. Это позволяет сравнивать одноосные и разнонаправленные напряженные состояния с целью оценки влияния последних на положение кривой времени до разрыва в диапазоне хрупкого разрушения.

Как упомянуто выше, кривые времени разрушения образцов стержня и трубы в диапазоне хрупкого разрушения параллельны. Вопрос состоит в следующем: если кривые в этом диапазоне не совпадают, это происходит из-за различий в природе напряженного состояния или из-за неправильной формулы для расчета эквивалентного напряжения (т.е. независимой переменной) в построении кривой для образца трубы? Существенно, что если эквивалентное напряжение рассчитывается по формуле Барлоу (вместо формулы Надаи), то кривые времени разрушения образцов из стержня и трубы в диапазоне хрупкого разрушения в пределах ошибки эксперимента совпадают. Этот факт позволяет сделать несколько выводов. Во-первых, природа напряженного состояния в условиях хрупкого разрушения не оказывает существенного влияния на форму кривой времени разрушения, о чем свидетельствует параллельность кривых, приведенных для образцов стержня и трубы. Во-вторых, эквивалентное напряжение в трубе, испытанной под давлением в диапазоне хрупкого разрушения, можно принять равным максимальной норме, т.е. касательное, напряжение, рассчитанное по формуле Барлоу.

Наконец, все вышеизложенные соображения указывают на возможность замены (особенно в целях контроля качества) испытаний под давлением на образцах труб более простыми и менее дорогостоящими испытаниями на растяжение образцов стержней, вырезанных из полиэтиленовых труб. Теоретический анализ показывает, что целесообразно проводить сравнительные испытания в условиях одноосного и многоосного нагружения; однако такие тесты должны проводиться при постоянной нагрузке, поскольку только тогда результаты могут быть количественно и строго коррелированы. Результаты длительных испытаний показывают, что полиэтилен всегда хрупкий, если испытуемый образец или деталь деформируется до такой небольшой степени, что деформация не оказывает существенного влияния на величину напряжения. Следовательно, проблема обеспечения хрупкого разрушения этого материала эквивалентна проблеме поиска средств предотвращения чрезмерной деформации при ползучести. Это подтверждается испытаниями трубчатых конструкций в условиях прерывистой нагрузки.