李 俊 李 涛 张应迁 王仕芳

（四川理工学院，四川 自贡643000）

近年来，随着高分子材料科学技术的进步，塑料管材的开发利用不断深化，生产工艺的不断改进，塑料管道的性能不断提高。与传统金属管道相比，塑料压力管道具有质轻价廉、比强度大、比刚度高以及耐磨损、耐腐蚀、流阻小、综合节能性好、运输安装方便和使用寿命长等特点。然而，塑料压力管道在生产、运输、及安装过程中不可避免地易产生裂纹，尤其是管道内部裂纹，这些裂纹积累到一定程度形成裂纹扩展，最终使管道发生破裂，造成严重事故。

本研究以塑料管道的失效理论为基础，针对聚乙烯（PE）管道有无约束内表面不同尺寸的三微裂纹，借助于ANSYS软件进行了应力场分析，以期通过应力场的分析了解环向约束对裂纹扩展的影响。

1 管道裂纹扩展机理

理论研究表明，塑料压力管道的裂纹扩展过程包括慢速裂纹扩展（SCG）和快速裂纹扩展（RCP）[1]。而快速裂纹扩展造成的破坏性巨大，尤其引人注意。

塑料压力管道在使用过程中管内流体压力在管壁内诱导出应力。管壁因处于应力作用状态而储存有应变能。当管壁发生快速裂纹增长时，管壁由有应力作用状态转变为无应力作用状态。管壁原来储存的应变能被释放出来用于生成新的裂纹[2]。这就是说，被释放出的管壁应变能起到裂纹推动力的作用。这些被释放出的能量由管壁材料的应力波输送到裂纹尖端。应力波速度为管壁材料内的声波速度。……