中文名 | 應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn) | 外文名 | Stress relaxation experiment |
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影響因素 | 初始應(yīng)變、溫度和時(shí)間 | 內(nèi)????容 | 彈性材料內(nèi)部應(yīng)力隨時(shí)間緩慢衰減 |
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 | 材料、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理 | 例????子 | 氣管軟管的改進(jìn) |
黃遠(yuǎn)紅等研究了溫度、濕度、初始應(yīng)變量對娃橡膠泡沫材料應(yīng)力松弛過程的影響。謝邦互等利用時(shí)溫等效原理,通過平移疊加方式將硬質(zhì)聚氯己婦材料各溫度下的屈服強(qiáng)度與拉伸速率倒數(shù)的關(guān)系曲線轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的主曲線,并以此評價(jià)了該材料的長期耐壓行為。除此之外,研究人員還針對不同材料進(jìn)行了應(yīng)為松弛模型相關(guān)研究:王必勤等采用四元件Maxwell模型,成功對不同密度EPDM發(fā)泡材料應(yīng)力松弛過程進(jìn)行擬合,結(jié)果發(fā)現(xiàn)泡沫材料的松弛時(shí)間與表觀強(qiáng)度與其發(fā)泡水平有關(guān)。陳艷等借助于分?jǐn)?shù)階Maxwell模型擬合了PTFE材料的松弛模量。常鵬鵬等利用二階指數(shù)衰減函數(shù)對GH4169的合金不同溫度應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開擬合,并分別求得其材料常數(shù)。肖五柱等以Norton蠕變法則為基礎(chǔ),提出實(shí)驗(yàn)手段確定材料應(yīng)力松弛參數(shù)的兩種思路。第一種方法是通過單次松弛實(shí)驗(yàn)直接求得材料應(yīng)力指數(shù),第二種方法利用多條應(yīng)力松弛曲線獲取材料應(yīng)力指數(shù)。楊忠慧等在kowalewski蠕變模型基礎(chǔ)上確立了7055鉛合金蠕變時(shí)效模型,并利用遺傳算法對其材料參數(shù)進(jìn)行求解。郭進(jìn)全等采用實(shí)驗(yàn)方法研究了國產(chǎn)螺栓材料應(yīng)力松弛過程與溫度以及初始載荷的關(guān)系,并分別采用Hook-Norton,廣義Maxwell,Logistic等模型試圖對其進(jìn)行描述 。
如今,越來越多研究人員認(rèn)為蠕變和應(yīng)力松弛之間存在某種聯(lián)系。蠕變是應(yīng)力一定情況下,應(yīng)變緩慢増加的過程,應(yīng)力松弛現(xiàn)象可以看成是從高到低不同應(yīng)力水平下的蠕變,應(yīng)力松弛的第一部分和第二部分分別對應(yīng)于蠕變過程的初始蠕變和穩(wěn)態(tài)婦變。建立蠕變和應(yīng)力松弛的轉(zhuǎn)換模型,不僅可降低蠕變和松弛實(shí)驗(yàn)的時(shí)間成本,用易測量的材料形變代替不易測量的材料內(nèi)部應(yīng)力,還可用材料的蠕變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接推導(dǎo)出應(yīng)為松弛特性.。
以往對氣管軟骨力學(xué)特性研究多以動(dòng)物氣管軟骨和一維拉伸實(shí)驗(yàn)居多,對人氣管軟骨應(yīng)力松弛粘彈性力學(xué)特性研究較少。生物材料的粘彈性主要以應(yīng)力松弛蠕變?yōu)楸憩F(xiàn)形式,應(yīng)力松弛是軟組織在恒應(yīng)變作用下,對載荷松弛適應(yīng)性的反應(yīng),雖然機(jī)制尚不清楚,但氣管軟骨的應(yīng)力松弛力學(xué)特性對于認(rèn)識(shí)吻合口張力,確定氣管損傷后的張力臨界點(diǎn)具有重要意義。
氣管由于炎癥、腫瘤、損傷等疾患需要進(jìn)行氣道再建,現(xiàn)代呼吸道(氣道)外科手術(shù)對氣管病變不超過1/2程度,可切除病變部位氣管后直接縫合吻接,修復(fù)和重建氣管的功能。當(dāng)氣管切除超過其直接的吻合長度,則需要置換人工氣管。鑒于臨床實(shí)際需要,孫長江等對正常國人尸體氣管軟骨進(jìn)行了應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn),得出了氣管軟骨7200s應(yīng)力松弛量,得出了應(yīng)力松弛曲線和歸一化應(yīng)力松弛函數(shù)曲線。以一元線性回歸分析的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出了應(yīng)力松弛函數(shù)方程。研究以制備的顯影聚合物有機(jī)溶液作為栓塞材料進(jìn)行體外模擬實(shí)驗(yàn),篩選最佳條件為下一步的動(dòng)物試驗(yàn)和臨床試驗(yàn)提供了依據(jù),篩選出的最佳條件為:聚合物濃度4%,推注速度為0.10ml/min,完全栓塞時(shí)及時(shí)停止推注。該工作也體現(xiàn)出本顯影聚合物可以達(dá)到栓塞的目的,可作為一種新的非粘附性液體栓塞材料使用 。2100433B
應(yīng)力松弛現(xiàn)象普遍存在,在保持位移或應(yīng)變一定的前提下,表現(xiàn)為彈性材料內(nèi)部應(yīng)力隨時(shí)間緩慢衰減,與初始應(yīng)變、溫度和時(shí)間有關(guān)。有些文獻(xiàn)也把這種現(xiàn)象叫做彈性衰退,以另外一個(gè)視角表述了應(yīng)力松弛的概念。兩者之間既彼此區(qū)別又相互聯(lián)系,應(yīng)力松弛強(qiáng)調(diào)當(dāng)應(yīng)變一定時(shí),應(yīng)力隨著時(shí)間累積緩慢下降,彈性衰退重點(diǎn)指的是彈性變形能降低,二者都有一些物理量與時(shí)間相關(guān)。
研究應(yīng)力松弛機(jī)理不僅需要考察材料的微觀組織結(jié)構(gòu)變化,同時(shí)還要探究其熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理及其影響因素。熱力學(xué)主要從能量轉(zhuǎn)化的角度來考察物質(zhì)的熱性質(zhì),揭示能量從一種形式轉(zhuǎn)換到另一種形式遵循的規(guī)律,從熱力學(xué)的角度分析應(yīng)力松弛,就是研究其能量條件、發(fā)展動(dòng)力及發(fā)展方向。蘇德達(dá)研究認(rèn)為,金屬材料應(yīng)力松弛的本質(zhì)就是一種不穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)發(fā)生的轉(zhuǎn)變。動(dòng)力學(xué)主要研究為與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,即應(yīng)力松弛速率和應(yīng)力松弛水平 。
此屬重大質(zhì)量問題,加固措施的成本大于重新制作(不僅僅是經(jīng)濟(jì)成本,還要考慮安全成本,估計(jì)沒有一個(gè)設(shè)計(jì)院或任何個(gè)人會(huì)同意繼續(xù)使用此類板),建議廢除重制!
答:電纜松馳附加長度2.5%,無論穿管或橋架都計(jì)算,電纜敷設(shè)本身綜合考慮多種安裝方式的。
混凝土應(yīng)力松弛效應(yīng):混凝土在保持在保持一定應(yīng)變狀態(tài)下,內(nèi)部分子(或物質(zhì))發(fā)生想對滑移,減小了混凝土所受的機(jī)械拉伸強(qiáng)度,使混凝土在總的結(jié)構(gòu)中重新趨于受力穩(wěn)定,所以在將來所發(fā)生的物理(升溫降溫)或機(jī)械變化...
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報(bào)道了對我國低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲所進(jìn)行的試驗(yàn)研究,包括不同初始應(yīng)力、時(shí)間對松弛的影響。提出了低松弛鋼絲松弛發(fā)展規(guī)律及松弛應(yīng)力損失計(jì)算公式。
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如果把一個(gè)由熱塑性樹脂制成的細(xì)長板的一端掛上重物,在放罱了一個(gè)較長的時(shí)間后,就會(huì)發(fā)現(xiàn)板的長度在隨著時(shí)間一點(diǎn)一點(diǎn)地增大.而且即使把重物取下來,板的長度也不會(huì)再恢復(fù),我們把這種現(xiàn)象稱為蠕變.
應(yīng)力松弛試驗(yàn)是材料機(jī)械性能試驗(yàn)的一種。應(yīng)力松弛現(xiàn)象在室溫下進(jìn)行得很慢,但隨著溫度的升高就變得很顯著,故在機(jī)械設(shè)計(jì)中必須加以重視。
應(yīng)力松弛試驗(yàn)一般采用圓柱形試樣,在一定的溫度下進(jìn)行拉伸加載,以后隨著時(shí)間的推移,由自動(dòng)減載機(jī)構(gòu)卸掉部分載荷以保持總變形量不變,測定應(yīng)力隨時(shí)間的降低值,即可繪出松弛曲線。也可以采用具有等強(qiáng)度半圓環(huán)的環(huán)形試樣進(jìn)行松弛試驗(yàn),測定環(huán)形試樣缺口處寬度的變化來計(jì)算應(yīng)力降低的數(shù)值并畫出松弛曲線。
以壓力和時(shí)間t為坐標(biāo)的應(yīng)力松弛曲線可分為兩個(gè)部分,分別代表兩個(gè)不同的松弛階段。在第Ⅰ階段內(nèi),應(yīng)力隨時(shí)間的增長而急劇降低;在第Ⅱ階段內(nèi),降低的速度減慢,最后趨于穩(wěn)定。半對數(shù)坐標(biāo) (lgσ-t)的應(yīng)力松弛曲線中,第Ⅱ階段呈線性關(guān)系,因此可用以進(jìn)行外推,即由較短時(shí)間的試驗(yàn)外推求得較長時(shí)間后的剩余應(yīng)力。
受相同的試驗(yàn)溫度和初應(yīng)力F,經(jīng)相同的時(shí)間后,如剩余應(yīng)力越高,則材料的抗松弛性能越好。高溫工作中的零件由于存在應(yīng)力松弛,會(huì)不同程度地喪失彈性和緊固作用。因此對用于高溫的緊固件如彈簧、螺栓等的材料,需要測定松弛性能。
材料在高溫使用時(shí),有時(shí)要使總應(yīng)變保持不變。在高溫保證總應(yīng)變不變的情況下,會(huì)發(fā)生應(yīng)力隨著時(shí)間延長逐漸降低的現(xiàn)象.該現(xiàn)象叫應(yīng)力松弛(stress relaxation),如圖1所示。例如,高溫條件工作的緊固螺栓和彈簧會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象。
材料的總應(yīng)變?chǔ)虐◤椥詰?yīng)變?chǔ)?sub>e和塑性應(yīng)變?chǔ)?sub>p,即ε=εe εp=常數(shù)。
隨著時(shí)間增長,一部分彈性變形逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?,材料受到的?yīng)力相應(yīng)地逐漸降低。εe的減小與εp的增加是同時(shí)等量產(chǎn)生的。
蠕變與應(yīng)力松弛在本質(zhì)上相同,可以把應(yīng)力松弛看作是應(yīng)力不斷降低的“多級”蠕變。蠕變抗力高的材料,其抵抗應(yīng)力松弛的能力也高。但是,目前使用蠕變數(shù)據(jù)來估算應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)還是很困難的。某些材料即使在室溫下也會(huì)發(fā)生非常緩慢的應(yīng)力松弛現(xiàn)象,在高溫下這種現(xiàn)象更加明顯。松弛現(xiàn)象在工業(yè)設(shè)備的零件中是較為普遍存在的。例如,高溫管道接頭螺栓需定期擰緊,以免因應(yīng)力松弛而發(fā)生泄漏事故。
應(yīng)力松弛是在應(yīng)變恒定時(shí),應(yīng)力隨時(shí)間的推移而逐漸衰減的現(xiàn)象。
加載數(shù)學(xué)表達(dá)式:
響應(yīng)數(shù)學(xué)表達(dá)式:
式中:H為Heaviside函數(shù);Y為松弛模量,即單位應(yīng)變作用下 t 時(shí)刻應(yīng)力值。
如圖2所示,在t0~t1時(shí)間內(nèi),ε=ε0應(yīng)力作用下,應(yīng)力從σ0減少到σ1,材料發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象;在t=t1時(shí),卸載為ε=0,應(yīng)力發(fā)生突變,在σ1發(fā)生瞬時(shí)回彈到σ2;在t >t1 時(shí),材料應(yīng)力逐漸消除,隨著時(shí)間的變化逐漸趨近于零,該現(xiàn)象為應(yīng)力消除。