应力松弛实验

科学实验

应力松弛现象普遍存在，在保持位移或应变一定的前提下，表现为弹性材料内部应力随时间缓慢衰减，与初始应变、温度和时间有关。有些文献也把这种现象叫做弹性衰退，以另外一个视角表述了应力松弛的概念。两者之间既彼此区别又相互联系，应力松弛强调当应变一定时，应力随着时间累积缓慢下降，弹性衰退重点指的是弹性变形能降低，二者都有一些物理量与时间相关。

简介

研究应力松弛机理不仅需要考察材料的微观组织结构变化，同时还要探究其热力学和动力学原理及其影响因素。热力学主要从能量转化的角度来考察物质的热性质，揭示能量从一种形式转换到另一种形式遵循的规律，从热力学的角度分析应力松弛，就是研究其能量条件、发展动力及发展方向。苏德达研究认为，金属材料应力松弛的本质就是一种不稳定态向稳定态发生的转变。动力学主要研究为与运动的关系，即应力松弛速率和应力松弛水平。

研究进展

黄远红等研究了温度、湿度、初始应变量对硅橡胶泡沫材料应力松弛过程的影响。谢邦互等利用时温等效原理，通过平移叠加方式将硬质聚氯己妇材料各温度下的屈服强度与拉伸速率倒数的关系曲线转换为相应的主曲线，并以此评价了该材料的长期耐压行为。除此之外，研究人员还针对不同材料进行了应为松弛模型相关研究：王必勤等采用四元件Maxwell模型，成功对不同密度EPDM发泡材料应力松弛过程进行拟合，结果发现泡沫材料的松弛时间与表观强度与其发泡水平有关。陈艳等借助于分数阶Maxwell模型拟合了PTFE材料的松弛模量。常鹏鹏等利用二阶指数衰减函数对GH4169的合金不同温度应力松弛实验数据展开拟合，并分别求得其材料常数。肖五柱等以Norton蠕变法则为基础，提出实验手段确定材料应力松弛参数的两种思路。第一种方法是通过单次松弛实验直接求得材料应力指数，第二种方法利用多条应力松弛曲线获取材料应力指数。杨忠慧等在kowalewski蠕变模型基础上确立了7055铅合金蠕变时效模型，并利用遗传算法对其材料参数进行求解。郭进全等采用实验方法研究了国产螺栓材料应力松弛过程与温度以及初始载荷的关系，并分别采用Hook-Norton，广义Maxwell，Logistic等模型试图对其进行描述。

如今，越来越多研究人员认为蠕变和应力松弛之间存在某种联系。蠕变是应力一定情况下，应变缓慢増加的过程，应力松弛现象可以看成是从高到低不同应力水平下的蠕变，应力松弛的第一部分和第二部分分别对应于蠕变过程的初始蠕变和稳态妇变。建立蠕变和应力松弛的转换模型，不仅可降低蠕变和松弛实验的时间成本，用易测量的材料形变代替不易测量的材料内部应力，还可用材料的蠕变实验数据直接推导出应为松弛特性.。

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