試驗機環(huán)剛度的物理定義和測定

         管材環(huán)剛度試驗機根據(jù)承受負載的管土共同作用，從以上公式中我們可以看到管材的結構性能是決定能否承受負載的重要參數(shù)。這個管材參數(shù)（抗外壓負載）由三個由管材材料、結構和尺寸決定的因素（Ep Ip ro）：

　　Ep---管材短期的彈性模量（kN/m）

　　Ip----管道縱截面每延米管壁的慣性矩（m4/m）

　　ro----管道計算半徑（管壁中性軸半徑）（m）

　　所以，從理論上講，每當我們進行塑料埋地排水管設計時必須首先知道這三個數(shù)值，然后才能放在公式中去設計計算。從道理上講，如果設計時根據(jù)了這三個數(shù)值，生產(chǎn)企業(yè)提供的管材就要保證這三個數(shù)值。

　　但是，在實踐中這三個數(shù)值不容易獲得。首先，管材的彈性模量不容易測量，采用不同牌號和不同配方的原材料彈性模量都會有很大變化。此外，管道縱截面每延米管壁的慣性矩很難計算（埋地塑料排水管一般采用結構壁管，結構截面常常是比較復雜的幾何形狀），結構尺寸（如壁厚）的變動會造成慣性矩明顯變化。

　　而且，在設計確定以后，如果要求制造廠保證這三個數(shù)值都不變也是很不現(xiàn)實的。

　　能不能找到一個在實際生產(chǎn)和應用中容易獲得、容易檢查和容易保證的管材參數(shù)（抗外壓負載）的方法呢？有一個*的方法，就是引入名稱為‘環(huán)剛度’的數(shù)值指標。

　　管材環(huán)剛度試驗機標準ISO對于環(huán)剛度S的定義是（見ISO9967 Annex A）：  

　　 E 材料的彈性模量 I慣性矩 D 管環(huán)的平均直徑單位是KN/m2

　　其中Sp 就是標準規(guī)定的環(huán)剛度。

　　（D=2 ro， = =8Sp ）  

　　這樣，只要知道環(huán)剛度Sp 的數(shù)值，不需要知道彈性模量Ep、慣性矩Ip和管道計算半徑ro的確切數(shù)值就可以進行設計計算。而環(huán)剛度Sp 的數(shù)值可以通過對管材的實際測量來獲得。通過對管材的實際測量來獲得環(huán)剛度Sp 的方法已經(jīng)標準化，就是標準ISO 9969:1994。我國國家標準GB/T 9647-2003 （不是已經(jīng)被代替的GB/T 9647-1988）‘熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測定’等同采用了ISO 9969:1994。  

　　國家標準GB/T 9647-2003測定環(huán)剛度的方法比較簡單：按要求的方法在兩個平行的平板間壓縮一段管材，測量在管直徑方向變形達到3%時的作用力F，就可以按照以下公式計算出管材的環(huán)剛度：

　　其中管材環(huán)剛度試驗機，F(xiàn) –相對于管材3%變形時的力值（kN）

　　L –試樣長度（m）  

　　Y –變形量（m） d—內(nèi)徑（m）  

　　為什么用此標準方法實際測量出來的環(huán)剛度可以確認為就是我們需要的EI/D數(shù)值呢？

　　2）管材環(huán)剛度試驗機Sp 的數(shù)值可以通過對管材的實際測量來獲得；  

　　3）生產(chǎn)廠只要保證環(huán)剛度達到要求，不必保證彈性模量Ep、慣性矩Ip和管道計算半徑ro都達到要求。而且環(huán)剛度在生產(chǎn)廠可以通過經(jīng)常檢測進行控制。

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