Measurement and analysis of deformation behavior of polyethylene pipe subjected to biaxial repeated loading-unloading

聚乙烯管双向反复加卸载变形行为测量与分析

• 批准号: 21H01667
• 负责人: 桑原 利彦
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01667/
• 关键词: 二軸応力; 材料試験; 制御; 大ひずみ; 塑性; 樹脂

高密度PE管の代替として採用されることが多い耐衝撃性ポリ塩化ビニル(HI-PVC)を供試材として使用し，以下の研究成果を得た．(1) 円管試験片の製作 　供試材の肉厚が不均一であると，肉厚の最も薄い部位に変形が集中して，試験片に負荷できる最大ひずみ（破断限界ひずみ）が著しく低下する．従って肉厚のばらつきが±5％未満のものを厳選した．(2) 繰返し負荷－除荷試験の実施 　軸圧と内圧をフィードバック制御可能な二軸バルジ試験機を用いて，9通りの線形応力経路（σφ：σθ＝1:0, 4:1, 2:1, 4:3, 1:1, 3:4, 1:2, 1:4, 0:1）を負荷し，管軸方向および円周方向の真応力ー塑性ひずみ曲線の測定に成功した．各々の経路の試験は2回ずつ行い，より大ひずみ域まで測定できたものを真値として扱った．本材料の物性は，ひずみ速度及び温度依存性が大きい．最大主応力方向のひずみ速度は，負荷－除荷時ともに1×10- 3 s-1となるように，軸力と内圧の負荷速度をフィードバック制御した．温度は試験片の雰囲気を22度±2度で調整した．(3)材料モデリングおよび破断限界の測定と定式化　 等塑性仕事面の形状変化（異方硬化）をモデル化するために，異方性降伏関数のパラメータを単位体積当たりの塑性仕事の関数として表現し，その形状と塑性ひずみ速度の方向の両方を，精度よく再現可能な現象論材料モデルを決定した．さらに破断時の真応力と全ひずみの測定値から，破断限界ひずみおよび破断限界応力を測定し，PE管の安全性評価のためのデータベースを構築することができた．

High density PE pipe replacement and application of high density PE pipe (HI-PVC) test material for multi-medium impact resistance (1)Fabrication of tube test piece The thickness of the test material varies, the thickness of the thinnest part of the meat varies, and the maximum load of the test piece (breaking limit) decreases.従って肉厚のばらつきが±5%未満のものを厳选した. (2)Return Load-Implementation of Load Removal Test The measurement of the true force curve of the 9-channel linear force circuit (σφ: σθ=1:0, 4:1, 2:1, 4:3, 1:1, 3:4, 1:2, 1:4, 0:1) under load, in the axial direction and in the circumferential direction was successful. The test results of each circuit are shown in 2 circles, and the test results are shown in 3 circles. The physical properties of this material are highly dependent on internal velocity and temperature. The maximum main force direction and internal speed are respectively 1×10- 3 s-1 and 1×10- 3 s-1 when the load is unloaded, and the axial force and internal pressure and load speed are respectively controlled. The temperature of the test piece is adjusted by 22 ° ±2 ° C. (3)Determination of fracture limits of materials, formalization of isoplastic surfaces, deformation of isoplastic surfaces (anisotropic hardening), deformation of isoplastic surfaces, deformation of isoplastic surfaces, deformation of isoplastic The true breaking force and the total breaking force are measured at the breaking time, and the breaking limit is measured at the breaking limit. The safety evaluation of PE pipes is carried out at the breaking limit.

项目成果

東京農工大学 桑原研究室

东京农工大学桑原实验室

Measurement and Analysis of Deformation Behavior of Thermoplastic Elastomer Tube Subjected to Biaxial Tensile Stress under loading and unloading

热塑性弹性体管在双向拉伸应力作用下加卸载变形行为的测量与分析

• DOI: 10.1007/s12289-023-01752-5
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Material Forming
• 影响因子: 2.4
• 作者: Kubo S.;Kuwabara T.;Sumiyama T.;Kobayashi T.;Furuichi K.;Nonomura C.
• 通讯作者: Nonomura C.

Measurement of biaxial deformation behavior and material modeling for HI-PVC using multiaxial tube expansion test

使用多轴管膨胀试验测量 HI-PVC 的双轴变形行为和材料建模

• 发表时间: 2022
• 作者: Shintaro Obuchi;Sohta Kubo,Toshihiko Kuwabara
• 通讯作者: Sohta Kubo,Toshihiko Kuwabara

樹脂材料の二軸バルジ試験による変形挙動と材料モデリング

树脂材料双轴胀形试验的变形行为和材料建模

• 发表时间: 2022
• 作者: Meng Yuxian;Saito Hiroki;Bernard Chrystelle A.;Ichikawa Yuji;Ogawa Kazuhiro;大渕慎太郎，桑原利彦，久保漱汰，小林卓哉
• 通讯作者: 大渕慎太郎，桑原利彦，久保漱汰，小林卓哉