[发明专利]基于冲压试验的聚合物拉伸性能预测方法及系统

说明书

本发明提供一种基于冲压试验的聚合物拉伸性能预测方法及系统，属于冲压成形工艺技术领域，基于冲压试验数据，将每个冲压速度下不同压头直径对应的屈服载荷与压头直径建立关系，对数据点进行拟合，得到压头直径与屈服载荷之间的线性拟合关系；基于单轴拉伸试验数据，结合所述线性拟合关系，建立冲压试验的冲压力学与单轴拉伸试验中屈服强度之间的关系；基于待预测聚合物的冲压试验数据，结合冲压试验的冲压力学与单轴拉伸试验中屈服强度之间的关系，获得待预测聚合物的屈服强度。本发明可以更快地利用冲压试验来表征聚合物的力学性能，更方便快捷，并且可以做微取样，大大降低成本，实现了将冲压试验技术推广应用到实际工程应用中去的目的。

技术领域

本发明涉及冲压成形工艺技术领域，具体涉及一种基于冲压试验的聚合物拉伸性能预测方法及系统。

背景技术

聚乙烯是一种高分子聚合物材料，具有耐磨、耐腐蚀、耐冲击、化学稳定性好等优点，广泛应用于燃气管、水管等管道制造业中。近几年来，我国的燃气管道不断改进，其中，PE管道约占35％。PE管道作为燃气输送的重要载体，一旦发生失效和泄露，极易引起爆炸和火灾，严重影响人民的生命及财产安全。如今随着PE合成技术的发展，PE管道的力学性能得到了极大的提升，但失效破坏仍然时有发生。

针对PE等高分子聚合物的力学性能研究，常见的测试方法有切口恒载拉伸法、弯曲试件法、全切口蠕变试验法、球或销压法、吹塑容器法等。但这些方法均存在测试时间长、测试结果不准确的问题。最新研究中有学者采用冲压试验对其力学性能进行分析。

冲压试验和常规材料拉伸试验不同，它所需试样尺寸小，利用这一优势，冲压试验可以广泛地应用到一些难以取样或试样材料成本高、量少的场合,甚至可以直接从在役设备上取少量试样进行寿命和安全评估分析。而目前，冲压试验检测材料力学性能主要应用于金属材料，没有应用于对于聚乙烯等此类高分子聚合物拉伸性能的研究。因此，针对目前对聚乙烯力学性能的研究，需要一种方法精确定义冲压试验与单轴拉伸试验之间的相关性，从而证明利用冲压试验表征聚乙烯力学性能的适用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于冲压试验的聚合物拉伸性能预测方法及系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于冲压试验的聚合物拉伸性能预测方法，包括：

基于试样聚合物的冲压试验数据，将每个冲压速度下不同压头直径对应的屈服载荷与压头直径建立关系，对数据点进行拟合，得到压头直径与屈服载荷之间的线性拟合关系；

基于试样聚合物的单轴拉伸试验数据，结合所述线性拟合关系，建立冲压试验的冲压力学与单轴拉伸试验中屈服强度之间的关系；

基于待预测聚合物的冲压试验数据，结合冲压试验的冲压力学与单轴拉伸试验中屈服强度之间的关系，获得待预测聚合物的屈服强度。

优选的，基于冲压试验数据，将每个冲压速度下不同压头直径对应的屈服载荷与压头直径的值的一次幂建立关系，对数据点进行拟合，得到压头直径与屈服载荷之间的线性拟合关系。

优选的，基于冲压试验数据，将每个冲压速度下不同压头直径对应的屈服载荷与压头直径的值的二次幂建立关系，对数据点进行拟合，得到压头直径与屈服载荷之间的线性拟合关系。

优选的，基于冲压试验数据，将每个冲压速度下不同压头直径对应的屈服载荷与压头直径的值和屈服载荷对应的冲压位移的乘积建立关系，对数据点进行拟合，得到压头直径与屈服载荷之间的线性拟合关系。

优选的，获取试样聚合物的单轴拉伸试验数据包括：

利用电子万能试验机，对第一试样聚合物管材进行单轴拉伸试验，获得第一试样聚合物管材的不同拉伸速度下的多个第一屈服强度；