[發明專利]基于沖壓試驗的聚合物拉伸性能預測方法及系統

有效

• 申請號: 202110592296.0
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113218785B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張毅;常頻;薛世峰;周博;葉貴根;曹宇光
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/08;G06F30/17;G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/0639;G06Q50/04;G06F111/10;G06F119/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 朱忠范

本發明提供一種基于沖壓試驗的聚合物拉伸性能預測方法及系統，屬于沖壓成形工藝技術領域，基于沖壓試驗數據，將每個沖壓速度下不同壓頭直徑對應的屈服載荷與壓頭直徑建立關系，對數據點進行擬合，得到壓頭直徑與屈服載荷之間的線性擬合關系；基于單軸拉伸試驗數據，結合所述線性擬合關系，建立沖壓試驗的沖壓力學與單軸拉伸試驗中屈服強度之間的關系；基于待預測聚合物的沖壓試驗數據，結合沖壓試驗的沖壓力學與單軸拉伸試驗中屈服強度之間的關系，獲得待預測聚合物的屈服強度。本發明可以更快地利用沖壓試驗來表征聚合物的力學性能，更方便快捷，并且可以做微取樣，大大降低成本，實現了將沖壓試驗技術推廣應用到實際工程應用中去的目的。

技術領域

本發明涉及沖壓成形工藝技術領域，具體涉及一種基于沖壓試驗的聚合物拉伸性能預測方法及系統。

背景技術

聚乙烯是一種高分子聚合物材料，具有耐磨、耐腐蝕、耐沖擊、化學穩定性好等優點，廣泛應用于燃氣管、水管等管道制造業中。近幾年來，我國的燃氣管道不斷改進，其中，PE管道約占35％。PE管道作為燃氣輸送的重要載體，一旦發生失效和泄露，極易引起爆炸和火災，嚴重影響人民的生命及財產安全。如今隨著PE合成技術的發展，PE管道的力學性能得到了極大的提升，但失效破壞仍然時有發生。

針對PE等高分子聚合物的力學性能研究，常見的測試方法有切口恒載拉伸法、彎曲試件法、全切口蠕變試驗法、球或銷壓法、吹塑容器法等。但這些方法均存在測試時間長、測試結果不準確的問題。最新研究中有學者采用沖壓試驗對其力學性能進行分析。

沖壓試驗和常規材料拉伸試驗不同，它所需試樣尺寸小，利用這一優勢，沖壓試驗可以廣泛地應用到一些難以取樣或試樣材料成本高、量少的場合,甚至可以直接從在役設備上取少量試樣進行壽命和安全評估分析。而目前，沖壓試驗檢測材料力學性能主要應用于金屬材料，沒有應用于對于聚乙烯等此類高分子聚合物拉伸性能的研究。因此，針對目前對聚乙烯力學性能的研究，需要一種方法精確定義沖壓試驗與單軸拉伸試驗之間的相關性，從而證明利用沖壓試驗表征聚乙烯力學性能的適用性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于沖壓試驗的聚合物拉伸性能預測方法及系統，以解決上述背景技術中存在的至少一項技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種基于沖壓試驗的聚合物拉伸性能預測方法，包括：

基于試樣聚合物的沖壓試驗數據，將每個沖壓速度下不同壓頭直徑對應的屈服載荷與壓頭直徑建立關系，對數據點進行擬合，得到壓頭直徑與屈服載荷之間的線性擬合關系；

基于試樣聚合物的單軸拉伸試驗數據，結合所述線性擬合關系，建立沖壓試驗的沖壓力學與單軸拉伸試驗中屈服強度之間的關系；

基于待預測聚合物的沖壓試驗數據，結合沖壓試驗的沖壓力學與單軸拉伸試驗中屈服強度之間的關系，獲得待預測聚合物的屈服強度。

優選的，基于沖壓試驗數據，將每個沖壓速度下不同壓頭直徑對應的屈服載荷與壓頭直徑的值的一次冪建立關系，對數據點進行擬合，得到壓頭直徑與屈服載荷之間的線性擬合關系。

優選的，基于沖壓試驗數據，將每個沖壓速度下不同壓頭直徑對應的屈服載荷與壓頭直徑的值的二次冪建立關系，對數據點進行擬合，得到壓頭直徑與屈服載荷之間的線性擬合關系。

優選的，基于沖壓試驗數據，將每個沖壓速度下不同壓頭直徑對應的屈服載荷與壓頭直徑的值和屈服載荷對應的沖壓位移的乘積建立關系，對數據點進行擬合，得到壓頭直徑與屈服載荷之間的線性擬合關系。

優選的，獲取試樣聚合物的單軸拉伸試驗數據包括：

利用電子萬能試驗機，對第一試樣聚合物管材進行單軸拉伸試驗，獲得第一試樣聚合物管材的不同拉伸速度下的多個第一屈服強度；