[发明专利]塑料管材慢速裂纹扩展试验装置与试验方法

权利要求书

1.塑料管材慢速裂纹扩展试验装置，其特征在于：包括用于给测定试件加载静压的压力加载装置及用于检测裂纹张口位移的位移检测装置，所述压力加载装置包括用于将液压油泵入所述测定试件的油泵、驱动所述油泵工作的动力装置以及用于控制调节液压油流量的阀组，所述油泵依次与所述阀组和测定试件连通；所述位移检测装置包括对准测定试件裂纹设置的光源、用于拍摄测定试件裂纹的电荷耦合器件以及控制器，所述阀组、光源以及电荷耦合器件均与所述控制器电性连接。

2.如权利要求1所述的塑料管材慢速裂纹扩展试验装置，其特征在于：所述阀组设有用于实时检测所述阀组油压的压力传感器。

3.如权利要求1所述的塑料管材慢速裂纹扩展试验装置，其特征在于：所述阀组与所述油泵之间还设有用于过滤液压油的滤油器。

4.如权利要求1所述的塑料管材慢速裂纹扩展试验装置，其特征在于：所述压力加载装置还包括用于冷却回流的液压油的换热器，所述换热器与所述阀组和外部油箱分别导通。

5.如权利要求1所述的塑料管材慢速裂纹扩展试验装置，其特征在于：所述测定试件外部设有透明罩体。

6.如权利要求1所述的塑料管材慢速裂纹扩展试验装置，其特征在于：所述动力装置为电机，所述光源为高频LED红光，所述电荷耦合器件为CCD摄像机。

7.塑料管材慢速裂纹扩展试验方法，其特征在于：包括以下步骤

S1、在若干测定试件的侧壁上开设未贯穿且不同深度的裂纹，并沿着裂纹的画出两平行的标记线；

S2、将测定试件两端用密封件堵住，并将测定试件与油泵的液压管连通，装满液压油后，将测定试件逐一放置到如权利要求1-6任一所述的塑料管材慢速裂纹扩展试验装置的透明罩体内；

S3、分别检测不同的测定试件的在相同的静压施加载荷，检测测定试件裂纹张口位置的柔度，获取柔度曲线；

S4、根据若干个测定试件的柔度值可得到材料的柔度曲线，可拟合得到ΔC-a的关系式；

S5、启动压力加载装置，选取其中一测定试件，在固定的时间内从小到大施加不同的载荷，记录下的COD-t载荷曲线；

S6、根据柔度曲线以及ΔC-a关系式，将COD-t曲线转换为a-t曲线；

S7、在同一载荷比R下，根据裂纹深度a计算得出对应的最大应力强度因子K_I,max以及通过a-t曲线确认裂纹扩展速率da/dt；

S8、同理可获得的不同载荷比R下的da/dt和K_I,max值，在双对数坐标系下绘制不同裂纹深度a对应的K_I,max与da/dt曲线，拟合获取不同载荷比R下的Paris公式中的系数

其中K_I,max是最大应力强度因子，da/dt是裂纹扩展速率；

S9、至少选取三个da/dt数值，在不同载荷比R的da/dt-K_I,max曲线上找到相应的K_I,max，将不同da/dt水平K_I,max-R数据画在以R为横坐标的图上，利用非线性外推获取载荷比R为1的K_I,max值；

S10、将R＝1的da/dt-K_I,max画在双对数坐标图上，即可拟合确定R＝1仅静态载荷下裂纹扩展规律，得到用于评价管材的抗慢速裂纹扩展性能的Paris公式的系数：

da/dt＝1.218×10^-6(K_I,Max)^1.5385。

8.如权利要求7所述的塑料管材慢速裂纹扩展试验方法，其特征在于：所述柔度曲线公式为：

其中ΔC是柔度值，COD是裂纹张口位移，P是载荷。