不同环境温度下UPVC管材的力学性能退化研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.02.006

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (2): 26-31.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.02.006

不同环境温度下UPVC管材的力学性能退化研究

张辉¹(), 唐站站¹(), 鲍海霞², 程鑫远², 陈斌³^,⁴

^1.扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州 225127
^2.杭州大江东城市设施管养有限公司，杭州 311228
^3.浙江省长三角城市基础设施科学研究院，杭州 310005
^4.浙大城市学院，杭州 310015

收稿日期:2024-05-11 出版日期:2025-02-26 发布日期:2025-02-27
通讯作者: 唐站站（1989—），男，副教授，博士，从事聚氯乙烯材料本构模型研究，tangzhanzhan@126.com
E-mail:mx120220600@stu.yzu.edu.cn;tangzhanzhan@126.com
作者简介:张辉(1999—)，男，硕士研究生，从事聚氯乙烯材料性能研究，mx120220600@stu.yzu.edu.cn

Study on degradation of mechanical performance of unplasticized poly（vinyl chloride） pipes at different ambient temperature

ZHANG Hui¹(), TANG Zhanzhan¹(), BAO Haixia², CHENG Xinyuan², CHEN Bin³^,⁴

^1.College of Civil Science and Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225127，China
^2.Hangzhou Dajiangdong City Facilities Management Co，LTD，Hangzhou 311228，China
^3.Yangtze Delta Institute of Urban Infrastructure，Hangzhou 310005，China
^4.Hangzhou City University，Hangzhou 310015，China

Received:2024-05-11 Online:2025-02-26 Published:2025-02-27
Contact: TANG Zhanzhan E-mail:mx120220600@stu.yzu.edu.cn;tangzhanzhan@126.com

摘要/Abstract

摘要：

以未增塑聚氯乙烯（UPVC）管材为对象，进行高低温环境下管材力学性能试验研究，并建立不同温度环境下UPVC管材的本构模型。通过试验获得不同温度环境下管材的力学性能变化规律，提出管材的力学参数与环境温度之间的关系，建立考虑环境温度影响的管材应力⁃应变曲线模式，并对提出的本构模型进行验证。结果表明：UPVC管材所处的温度对其材料的性能影响较大，与常温状态下的性能相比，低温时材料的强度增加，延性与断裂应变降低；高温时材料的屈服强度和断裂应变均降低，但延性增加。依照环境温度变量，采用编制的子程序对其进行数值模拟，模拟结果与实际试验结果较为一致。

关键词: 未增塑聚氯乙烯管材, 环境温度, 高低温, 本构关系, 力学性能

Abstract:

The mechanical properties of unplasticized poly（vinyl chloride）（UPVC） pipe under high and low temperature environment were experimentally studied， and the constitutive models of UPVC pipe under different temperature were established. The relation between mechanical parameter and ambient temperature was proposed. A stress⁃strain curve model was established considering the influence of ambient temperature， and the proposed constitutive model was verified. The results indicated that the ambient temperature of UPVC pipe material has a great influence on the mechanical properties. Compared with the properties at normal temperature， the brittleness and yield strength of the material increased at low temperature， while the ductility and fracture strain decreased. At high temperature， the yield strength and fracture strain of the material decreased， while the ductility increased. Numerical analysis was carried out by using the programmed subroutine in terms of the ambient temperature variables. The numerical analysis results were in good agreement with the test ones.

Key words: unplasticized poly（vinyl chloride） pipe, ambient temperature, high and low temperature, constitutive relation, mechanical property

中图分类号:

TQ325.3

张辉, 唐站站, 鲍海霞, 程鑫远, 陈斌. 不同环境温度下UPVC管材的力学性能退化研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 26-31.

ZHANG Hui, TANG Zhanzhan, BAO Haixia, CHENG Xinyuan, CHEN Bin. Study on degradation of mechanical performance of unplasticized poly（vinyl chloride） pipes at different ambient temperature[J]. China Plastics, 2025, 39(2): 26-31.

图/表 8

图1 试件尺寸图（单位： mm）

Fig.1 Dimension size of the specimen （Unit： mm）

图2 不同温度环境下管材的应力⁃应变曲线

Fig.2 Stress⁃strain curves of the pipeline materials under different temperature

图3 环境温度对管材力学参数的影响

Fig.3 Effects of temperature on mechanical parameter of the pipeline materials

图4 不同温度下管材的真实应力⁃应变曲线

Fig.4 True stress⁃strain curves of the pipeline materials under different temperature

图5 管材的真实应力⁃应变曲线阶段划分

Fig.5 Stage divisions of true stress⁃strain curves of the pipeline material

图6 本构模型参数及其拟合结果

Fig.6 Constitutive parameters and their fitting results

图7 用户子程序USDFLD的运行流程图

Fig.7 Flowchart of the subroutine USDFLD

图8 模型计算值与试验结果的对比

Fig.8 Comparison between the numerical and experimental results

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Study on degradation of mechanical performance of unplasticized poly（vinyl chloride） pipes at different ambient temperature

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