管材环刚度试验机工作原理

管材环刚度试验机的工作原理是通过对水平放置的管材试样施加径向恒速压缩载荷，测量其变形量与反作用力，依据标准公式计算环刚度指标。具体原理分解如下：

‌一、核心工作流程‌

试样放置‌

将被测管材（如PE管、PVC管、玻璃钢管）水平置于试验机下压板中心，确保管段两端自由无约束。

压缩加载‌

上压板以恒定速率（通常为 ‌5±1 mm/min‌）垂直下压，通过两平行压板对管材施加径向压缩力。

数据同步采集‌

力值测量‌：高精度传感器实时记录压缩过程中的载荷值（F）。

‌变形监测‌：位移传感器或光电编码器捕捉管材径向变形量（ΔY）。

结果计算‌

按公式 ‌**环刚度 S=FΔY×LS=ΔY×LF​ **‌（单位：kN/m²）计算，其中L为试样有效长度。

‌注‌：标准要求测量管径方向变形量达 ‌3%（即0.03d，d为管材直径）‌ 时的载荷值作为计算基准。

二、关键技术设计‌

‌加载控制‌-恒速压缩（速率按管径调节）-伺服电机驱动滚珠丝杠，闭环控制横梁位移，精度±1%

‌力值测量-捕获直径变形1%-4%区间的载荷，误差≤2%-应变式负荷传感器（量程覆盖0.4%-100%满量程）

‌变形监测‌ -精确量化径向压缩变形量（分辨率≤0.01mm）-高精度光电编码器或激光位移计

‌压板设计‌-避免加载时弯曲变形，宽度＞试样接触面+25mm -硬化钢制平板，长度≥试样长度，表面平整度≤0.02mm

‌三、关键参数与标准依据‌

变形量基准‌

环刚度计算采用 ‌3%直径变形量（0.03d）‌ 对应的载荷值13，部分标准要求取 ‌40%-80%变形区间‌ 的线性段斜率。

‌试样规格‌

长度通常为 ‌300±10 mm‌，需沿管材轴向均匀切割。

结果有效性‌

同一管材需测试3个试样，结果偏差≤15%，取平均值报告。

标准遵循‌

依据 ‌GB/T 9647-2015‌（热塑性塑料管材环刚度测定）及ISO相关标准。

‌四、扩展测试能力‌

通过更换夹具与软件配置，该设备还可完成：

环柔度测试‌：压缩至30%变形后观察回弹性能；

‌压扁试验‌：测量管材压溃极限载荷；

蠕变试验‌：长期恒载（最长1000小时）下监测变形率。

原理延伸‌：环刚度本质反映管材抗径向失稳能力，其值直接影响地下管网抗土壤载荷性能。