Продольные напряжения пластиковых труб. Часть 3

Анализ характеристик заглублённых термопластичных труб должен основываться на чётком понимании свойств материалов, из которых эти трубы изготавливаются. Свойства почвы варьируются в зависимости от того, из каких частиц в основном она состоит в конкретном месте: твёрдых или вязких. Свойства материалов труб варьируются от упругих до пластичных, в зависимости от используемого пластика. Термопласты, такие как ПВХ, являются вязкоупругими. Вязкоупругие материалы проявляют эластичные, а также вязкоподобные характеристики. Материал, который деформируется под нагрузкой, но восстанавливает свою первоначальную форму и размер после снятия нагрузки, классифицируется как эластичный. Вязкие материалы, с другой стороны, после воздействия деформирующей нагрузки не восстанавливают свою первоначальную форму и размер после снятия нагрузки.

В действительности, все материалы отклоняются от линейной зависимости между напряжением и деформацией (закон Гука) в некоторый момент по-разному. Два типа термопластов, наиболее широко используемых для производства труб, включают винилы (PVC-U, PVC-C, то есть непластифицированный и хлорированный ПВХ) и полиолефины (PE, PP и PB, то есть полиэтилен, полипропилен и полибутилен). Для термопластичной трубы проектировщик должен учитывать вязкоупругие свойства. Это можно проиллюстрировать, используя верёвку. Под действием постоянной силы веревка растягивается (ползёт) и уменьшается в поперечном сечении, пока не разорвётся в течение нескольких секунд. Если сила увеличивается, время на разрыв уменьшается. Это явление называется силовой регрессией. При постоянной деформации, то есть слегка растянутой, а затем удерживаемой при постоянном удлинении, удерживающая сила уменьшается (ослабляется) с течением времени. Но если сила возрастает внезапно, сопротивление верёвки остается нетронутым — не уменьшается.

Кратковременным силовым воздействиям противостоит первичная прочность пластика, и они наиболее критичны при монтаже. При быстрой нагрузке термопласт ведёт себя как упругое твёрдое тело, так что отношение напряжения к деформации является постоянным и не зависит от времени. По этой причине термопластичные трубы выдерживают кратковременные высокие перенапряжения без снижения прочности. На соответствующих графиках, иллюстрирующих эти опыты, обычно представляют линейную зависимость между напряжением-деформацией в упругом материале, таком как сталь или железо. Образец термопластичного материала, такого как ПВХ, при быстрой загрузке в условиях испытаний также будет демонстрировать это поведение. Поведение вязкоупругого материала, такого как труба из ПВХ, которая вводится в эксплуатацию, при длительных нагрузках будет иным. Больше нет прямой линейной зависимости между напряжением-деформацией, а градиенты кривых зависят от времени нагрузки. Ползучесть и релаксационные явления также имеют значение. В следующей части продолжим изучение механических характеристик термопластичных полиолефинов.