2023 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement and analysis of deformation behavior of polyethylene pipe subjected to biaxial repeated loading-unloading
| Project/Area Number |
21H01667
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
|---|
Principal Investigator |
桑原 利彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (60195609)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 二軸応力 / 材料試験 / ひずみ速度制御 / 大ひずみ / 塑性 / 材料モデル / 降伏関数 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
第三世代高密度ポリエチレン(PE100)は，耐震性や長期耐久性をもつことから，全国の水道事業体で採用が進んでいる．水道管は実使用時には多軸応力を受けるにも関わらず，多軸応力状態下における変形特性は解明されていない．本研究では，樹脂円管に対して任意の二軸応力を付与可能な二軸バルジ試験機を用い，二軸応力試験を実施した．
二軸バルジ試験とは円管試験片に軸力と内圧を同時に負荷することで，試験片中央部に任意の二軸応力を負荷する試験法である．以下，管軸方向をφ，円周方向をθとする．応力経路はσφ:σθ=1:0, 4:1, 2:1, 4:3, 1:1, 3:4, 1:2, 1:4, 0:1の9通りの線形応力経路とした．試験中の温度は20.9-22.1℃，試験速度は相当ひずみ速度が5×10^(-4)/s一定となるように軸力と内圧をフィードバック制御し，負荷した．供試材は，水道給水用高密度ポリエチレン管とした．外径21.5 mm，肉厚3.5 mm，長さ4 mの処女材を，長さ100 mmに切断し試験片とした．
線形応力経路（円管の管軸方向と円周方向の主応力比一定）におけるPE100管の変形挙動を測定した．さらに非線形応力経路における挙動を測定した．σφ＝σθ=20MPaまでσφ：σθ=1:1で負荷する．その後(σφ：σθ) = (20 MPa, 25 MPa)まで，および (σφ：σθ) = (25 MPa, 20 MPa)まで直線で負荷する２経路を負荷した．
本研究から得られた知見を以下にまとめる．(1)ε0p=0.24において等塑性仕事面を作成し，PE100の異方硬化挙動を測定した．(2)ε0p=0.24における等塑性仕事面に対してYld2000-2d降伏関数がその再現性に優れた．(3)線形応力経路において，PE100は法線則を満たす．(4)非線形応力経路ではPE100は法線則を満足しない．
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
