薄壁与厚壁管材力学性能的统一评价方法——广义缺口环法

管材作为一类重要的材料制品结构形式,其力学性能的准确测试对于保障管材构件服役安全性与可靠性至关重要。目前所提出的缺口环法为测试管材力学性能提供了可行方案,但缺口环法测试管材弹性模量与弯曲强度的计算公式仅适用于薄壁管材。为实现厚壁管材力学性能的准确测试,本研究将径向力与切向力对管材试样的变形能考虑在内,基于曲杆分析理论,提出了适用范围更广的广义缺口环法。以三点弯曲法测得的石英玻璃梁试样弹性模量(72.08±1.87GPa)与弯曲强度(73.84±6.67 MPa)作为参比,分别利用缺口环法与广义缺口环法测得了同一批次石英玻璃管材试样的弹性模量与弯曲强度,测试结果表明:随着管材壁厚的增加,缺口环法测试结果与广义缺口环法测试结果的相对偏差逐渐增大;且广义缺口环法测得的石英玻璃弹性模量和弯曲强度值与三点弯曲法的测试结果更接近,即广义缺口环法的测试结果更准确;同时表明了广义缺口环法既适用于薄壁管材的力学性能测试,也适用于厚壁管材的力学性能测试。