试验样管为上海某石油装备技术有限公司提供的三根玻纤增强柔性管，其成型工艺是将玻璃纤维丝浸渍树脂后在光电热一体的高速聚合装置内固化，经牵引拉挤成型。玻璃纤维缠绕方式采用往复式纤维缠绕工艺（属于定长法）。
本试验的环境温度为1℃，相对湿度为28%。三根样管的基本几何参数见表19.1。
表19.1 试验样管的几何参数
图19.4 试验加载装置
在拉伸荷载作用下，UHMPE和HDPE圆柱为主要承拉结构［7］。本试验参照《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分：试验方法总则》（GB/T 8804.1—2003）中对热塑性塑料管材的拉伸要求［8］，采用型号为YAW-10000F的单轴多功能试验机使试验样管在拉伸速率为1 mm/s等速控制条件下进行加载（图19.4）。根据现有的荷载加载设备参数，对样管1施加500 mm的位移荷载（即最大伸长率为49.4%），对样管2和样管3分别施加550 mm的位移荷载（即最大伸长率分别为55.2%和55.1%）。
观察三组试验过程可知，当加载位移较小时，随着轴向位移的增大，样管结构加强层玻璃纤维开始发生断裂，随着位移荷载继续增大，样管的结构加强层玻璃纤维断裂也随之增大，直至外保护层观察到HDPE有蠕变，进而外保护层HDPE突然断裂，结构加强层玻璃纤维被暴露在外。此时的结构加强层已有部分结构被拉断，随后由外至内结构玻璃纤维层逐层被拉断，直至加载完毕，但内衬层始终未发生明显破坏。三组试验过程类似，但听到玻璃纤维断裂的时间和观察到外保护层开始蠕变的时间均不同。
如图19.5所示，三根样管外保护层发生断裂的位置均不同，具有一定的随机性。样管1断裂位置靠近拉伸端，样管2断裂位置靠近地面固定端，样管3断裂位置位于中间段。
图19.5 三根样管外保护层断裂位置对比
图19.6 试验全程轴向力-轴向位移关系图(www.xing528.com)
基于试验中记录的数据，拟合出试验全程轴向位移与轴向力的变化曲线，如图19.6所示。从图中可以看出，三条曲线均先经历了线性阶段，继而进入屈服阶段，然后经历两个下降阶段，最后暂时进入平台期。三个样管的最大拉伸荷载值分别为83.94 kN、80.88kN和90.00kN，且样管1与样管3达到最大拉伸荷载值的时间接近，而样管2较晚达到最大拉伸荷载值。样管1与样管3的轴向位移-轴向荷载曲线比较接近，而样管2的曲线偏差较多。综合之前观察到的试验现象，分析原因是由于各个部件的破坏时间不同，即样管1和样管3玻璃纤维断裂和外保护层发生蠕变的时间差较小，而样管2玻璃纤维断裂和外保护层发生蠕变的时间差较大。
综上分析，玻纤增强柔性管在轴向拉伸荷载作用下的破坏模式为：第一阶段，玻璃纤维结构层中的少数纤维结构被拉断；
第二阶段，外保护层HDPE发生蠕变并突然断裂；
第三阶段，玻璃纤维结构层中的纤维结构由外至内逐层拉断；
第四阶段，内衬层UHMWPE发生断裂。
样管2明显比样管1和样管3晚达到最大荷载值，是因为生产过程中玻璃纤维结构层由于生产工艺等原因导致缠绕角度不同或片状缠绕纤维之间的粘结力大小不同所导致。
在绝大多数工程应用中，拉伸伸长率大于10%即可认定为失效［9］，如图19.7所示，若仅取三根样管轴向位移在100 mm以内的荷载-位移曲线分析，误差在允许范围之内，故可以用于比对有限元值与理论值。
图19.7 100 mm轴向位移内轴向力-轴向位移关系
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