橡胶蠕变实验，酚醛模塑料检测中心

塑料齿轮的蠕变设计（四） －－－－典型的蠕变计算实例

例题： 1

用金属弹簧以 1 96.1 N 的力持续拉伸直径 3.4mm 的 DURACON 棒。 请就棒的断裂时间对 DURACON

的不同等级进行比较。 假定空气中的气氛温度为恒定的 60℃。

 解答

棒中产生的拉伸应力

s= 4* p/(PI * d^ 2)

其中

S ＝ 拉伸应力 MPa

P ＝ 负荷 N

d ＝ 棒的直径 mm

s= 4* 1 96.1 /(3.1 4* 3.4* 3.4)

在图 2 -6 中， S＝21 .6MPa 所对应的 M270 的 K 为

K ＝ 7890

根据(1 8)式，

7890 ＝ （273＋60） （21 ＋log t）

∴log t＝2.6937

∴t ＝494 h

类似地， 对于其他等级， 计算并整理后得出下表：

等级 K t（h ）

M270 78 9 0 49 4

M90 9 5 2 5 40 1 4

M25 1 48 0 0 2 78 2 6

GC-2 5 8 2 2 5 5 0 0 8 4

由此可见， 不同等级的蠕变断裂时间存在很大差别， 因此在等级测量时应充分考虑这一点。

此外还应注意， 如果在图 2 -6 中没有尽可能准确地读取 K， 则断裂时间也会出现相当大的差异。

例题 2

如果用 DURACON M90 来制作常用水压 0.39MPa、 *大外径 30mm、 耐用年数 5 年的压力容器，

请问壁厚多少为好？

解答

根据图 2-5， 假定与常温（27℃） 、 5 年（约 44,000 小时） 相对应的断裂圆周应力约为 1 5.7MPa， 且

安全系数为 2， 则设计应力 S 为……

S＝1 5.7/2＝7.85MPa

作为薄壁圆筒， 此时可按下式来计算：

 t= p* D/(2* S)

其中

t ＝ 壁厚 mm

D ＝ 外径 mm

S ＝ 圆周应力 MPa

p ＝ 内压 MPa

于是

t= 0.39* 30/(2* 7.85)

也就是说， 将*小壁厚设为 0.75mm 为宜。

例题 3

请推算 DURACON M90 管子在常用气压 0.98MPa、 内径 35mm、 壁厚 2.5mm、 环境温度 90℃条

件下的平均寿命。

解答

由于超出了实测范围， 因此采用(1 8)式。

首先由(1 9)式可知

s= pD/(2* t)

由图 2 - 6 可知， 与 S＝7.84MPa 相对应的 K 为

K＝1 0526

由(1 8)式可知

1 0526＝（273＋90） （25＋log t）

∴log t ＝{ 1 0526－（363× 25） } / 363＝3.997

∴t＝9,937h ?P1 年 2 个月

在图 2 - 2 中， 在 80℃和 1 00℃的线的中间引一条 90℃的线， 并求出该线与 S＝7.8MPa 的线的交叉

点。 此时可以发现寿命约为 1 0,000 小时， 并且非常一致。 换言之， 即使在实测范围以外也不必每次都要

计算， 其实使用图 2 - 1 ～图 2 -5 也就可以了。