长期循环载荷作用下高强聚乙烯系缆绳的动刚度演变

摘要

相对于同一破断强度的聚酯(Polyester)缆绳,高强聚乙烯(HMPE)缆绳具有更高的刚度、更小的自重和直径、更易运输和安装的优点,因此高强聚乙烯缆绳有潜力弥补聚酯缆绳的不足.特别是已有学者提出采用高强聚乙烯缆绳和聚酯缆绳的混合构型以减小高强聚乙烯缆绳易蠕变的影响,因此高强聚乙烯缆绳具有极大的潜力应用于绷紧式系泊系统中.为了保障绷紧式系泊系统的合理设计和安全运行,需要对高强聚乙烯缆绳的力学特性有较全面的把握,然而目前关于高强聚乙烯缆绳动刚度演变的研究主要集中在短期循环载荷作用下,尚需研究合成纤维系缆全寿命周期的动刚度演变.因此采用专门的缆绳实验装置系统地开展了HMPE缆绳在长期循环载荷作用下的实验,结果表明HMPE缆绳的动刚度随平均张力的增大而增大,随张力幅值的增大而减小.基于所获得的循环载荷应变实验数据,分析了HMPE缆绳全寿命周期的动刚度演变规律,提出将所有周次动刚度的平均值作为该工况下缆绳动刚度的代表值,并建立了缆绳在长期循环载荷下的动刚度经验公式.所获得的认识将有助于把握HMPE缆绳在长期海洋环境载荷作用下的动刚度演变,可以为深海绷紧式系泊系统的合理设计提供重要参考.