第23例材料蠕变分析实例
《材料的蠕变》课件
蠕变测试数据的分析处理
形变-时间曲线
记录材料在不同时间点的形变量，并绘制形 变随时间变化的曲线。
应力指数
通过分析形变与应力的关系，确定应力指数 。
蠕变速率
计算形变量随时间的导数，得到蠕变速率。
温度敏感性
分析形变速率与温度的关系，确定温度系数 。
06
材料的抗蠕变设计
基于材料特性的抗蠕变设计
材料种类选择
蠕变现象在其他领域的应用
生物医学工程
在生物医学工程中，植入人体的医疗器械如人工关节、心脏起搏器等需要在人体内长期服役，蠕变现 象会影响这些医疗器械的使用寿命。通过研究蠕变现象，可以提高医疗器械的可靠性和安全性。
地质工程
在地质工程中，岩石和土壤在长期载荷下会发生蠕变变形，影响地质结构的稳定性和安全性。通过研 究蠕变现象，可以预测地质结构的长期行为，及时采取措施维护结构安全。
型材料。
持续改进与创新
03
不断改进现有材料和工艺，推动抗蠕变设计的创新与发展。
07
蠕变现象的应用与展望
蠕变现象在工程中的应用
石油工业
核工业
在石油工业中，油井的套管和油管在 高温度和压力下会发生蠕变变形，影 响油井的正常生产和安全。通过研究 蠕变现象，可以预测套管和油管的寿 命，及时更换，避免事故发生。
在核反应堆中，核燃料棒和压力壳在 高温和高压下会发生蠕变变形，影响 核反应堆的正常运行。通过研究蠕变 现象，可以预测核燃料棒和压力壳的 寿命，及时更换，避免核事故发生。
Ansys Workbench蠕变分析
Workbench蠕变分析
1.问题描述：一方形实体，尺寸为5mX1mX1m，在200MPa压力，温度分别为20℃、100℃、500℃下蠕变分析。边界条件如下图所示。
2.新建static structure模块，如图所示，分别对应20℃、100℃、500℃。
3.双击Engineering Data，定义材料蠕变特性，本示例使用Time Hardening模型（关于蠕变的模型选择请自行补脑）。
4.关闭Engineering Data,进入到Mechnical Systems，划分网格，施加边界条件。
5.对于A5、B5、C5温度分别为22℃、100℃、500℃。
6.对A5模块定义载荷步，分两次加载（示例仅计算9秒的蠕变）.载荷步详细见下图。
7.同样的，对B5、C5做相同的载荷步设置。并进行求解。完成后如下图所示。
上图图中显示的是22℃下的蠕变。在200MPa载荷下，变形为2.5E-3m（第一个载荷步的结果，时间点为1秒），保持载荷不变，持续9秒，变形达到0.034m（第二个载荷步，时间点为10s）。
100℃、500℃的蠕变如下图所示
100℃
500℃
PS：本例重在分享Workbench中进行蠕变分析的过程，请忽略其结果的合理性。
By问道真人
2015/11/27
ABAQUS蠕变分析流程
ABAQUS蠕变分析流程
蠕变分析首先需要确定材料的蠕变本构模型。ABAQUS提供了多种蠕
变本构模型，例如Norton-Bailey模型和气味拉丁模型。选择适合的本构
模型需要考虑到材料的性质和应用环境。一旦选择了本构模型，就需要定
义与蠕变有关的参数，比如蠕变系数和蠕变指数。
接下来，需要建立材料的有限元模型。ABAQUS提供了多种建模工具，可以通过创建几何实体和应用边界条件来构建有限元模型。确保模型中特
定表面和边界上的约束和载荷合理。
完成模型后，需要进行网格划分。ABAQUS提供了多种网格划分算法，可以根据模型的几何形状和分辨率要求进行选择。合理的网格划分可以提
高计算的准确性和效率。
在进行计算之前，需要为材料的初始状态和边界条件设置适当的数值。这些数值包括初始位移、初始速度和初始应变等。对于蠕变分析，还需要
定义加载的时间曲线和持续时间。
完成设置后，可以开始进行计算。蠕变分析是一个迭代过程，需要进
行多个步骤的计算。在每个步骤中，ABAQUS会根据所设定的时间曲线和
边界条件计算出相应的位移、应力和应变等结果。根据模型的规模和计算
机的性能，计算时间可以很长。
计算完成后，可以通过ABAQUS的后处理功能对结果进行分析。ABAQUS提供了多种结果显示和图形输出的方法，可以帮助用户了解材料
的蠕变行为和性能。根据需要，可以进一步进行结果的处理和解释。
总之，ABAQUS蠕变分析是一种用来研究材料长期应力和应变效应的
有限元分析方法。通过选择适当的蠕变本构模型、建立合理的有限元模型
并进行正确的计算设置，可以得到准确的蠕变分析结果。这些结果对于材料研究和工程设计具有重要的指导意义。
材料蠕变的变形(工程材料)
蠕变定义
根据实验研究发现处于一定温度及定值静应力作用下，材料的变形将随着时间的延续而不断地慢慢增长，这一现象称为材料的蠕变。它与塑性变形不同，塑蠕变曲线性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限时也能出现。金属、高分子材料和岩石等在一定条件下都具有蠕变性质。蠕变材料的瞬时应力状态不仅与瞬时变形有关，而且与该瞬时以前的变形过程有关。
瞬时响应后随时间发展的蠕变一般可分成3个阶段：第一阶段是衰减蠕变，应变率（应变的时间变化率）随时间增加而逐渐减小；第二阶段是定常蠕变，应变率近似为常值；第三阶段是加速蠕变，应变率随时间逐渐增加，最后导致蠕变断裂。同一材料在不同的应力水平或不同温度下，可处在不同的蠕变阶段。通常温度升高或应力增大会使蠕变加快。不同材料的蠕变微观机制不同。引起多晶体材料蠕变的原因是原子晶间位错引起的点阵滑移以及晶界扩散等；而聚合物的蠕变机理则是高聚物分子在外力长时间作用下发生的构形和位移变化。研究材料的蠕变性质对安全而经济地设计结构和机械零件具有重要意义。
蠕变曲线
在恒定温度下，一个受单向恒定载荷(拉或压)作用的试样，其变形e与时间t的关系可用如图2所示的典型的蠕变曲线表示。曲线可分下列几个阶段：
图2 典型的蠕变曲线
第I阶段：减速蠕变阶段(图中AB段)，在加载的瞬间产生了的弹性变形e0，以后随加载时间的延续变形连续进行，但变形速率不断降低；
第II阶段：恒定蠕变阶段，如图中曲线BC段，此阶段蠕变变形速率随加载时间的延续而保持恒定，且为最小蠕变速率；
蠕变分析
4.4蠕变分析
4.4.1 蠕变理论
4.4.1.1 定义
蠕变是率相关材料非线性，即在常荷载作用下，材料连续变形的特性。相反如果位移固定，反力或应力将随时间而变小，这种特性有时也称为应力松驰，见图4-18a。
图4-18应力松弛和蠕变
蠕变的三个阶段如图4-18b所示。在初始蠕变阶段，应变率随时间而减小，这个阶段一般发生在一个相当短的时期。在第二期蠕变阶段，有一个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。
由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。
在高温应力分析中(如核反应堆等)，蠕变分析非常重要。例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触而不松开。在高温下过了一段时间后，预荷载将降低(应力松驰)，可能使接触部件松开。对于一些材料如预应力砼，蠕变也可能十分重要。最重要的是要记住，蠕变是永久变形。
4.4.1.2 理论介绍
蠕变方程：我们通过一个方程来模拟蠕变行为，此方程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在一维的拉伸实验中）。这个方程以蠕应变率的方式表示出来，其形式如下：
上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本身也可能是应力，应变，时间或温度的函数，这种形式的方程被称为状态方程。
上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第二期蠕变阶段。
铝合金材料的蠕变性能分析
铝合金材料的蠕变性能分析
近年来，随着现代工业技术的进展，铝合金材料已经成为了重要的结构材料之一。由于具有优良的特性，铝合金材料的应用领域不断拓展，特别是在航空、汽车、船舶等领域得到广泛应用。然而，铝合金材料的蠕变性能一直是其关键性能之一，因此本文将对铝合金材料的蠕变性能进行深入分析。
一、铝合金材料的蠕变特性
蠕变是金属材料在高温条件下塑性变形的特殊形式。一般情况下，蠕变是指温
度超过半熔状态下的大应力、较低应变速度下的某些材料发生显著塑性变形的现象。蠕变现象是一种重要的沉降现象，它将会极大地影响铝合金材料的长期稳定性和耐久性。因此，铝合金材料的蠕变性能几乎是不能忽视的一个特性。
铝合金材料的蠕变特性受到许多因素的影响。首先，高温下的材料强度降低，
因此在高温下的应力水平的考虑更加显著。其次，材料的微观结构与化学成分，例如材料的晶体学结构、缺陷和相互作用等也可能会影响蠕变行为。另外，蠕变特性还受到试验条件的影响，例如应变速率、载荷、环境等。
二、铝合金材料的蠕变机理
铝合金材料的蠕变机理主要包括三种类型：原型运动、管状运动和聚集运动。
原型运动是指在三轴应力宏观复合作用下，晶粒的发生屈服、延展、断裂等塑
性变形。原型运动发生时，材料的原型或晶粒的形状可能会发生变化。管状运动是指形成细微管状空心结构的移动和回聚。这种运动是短期的，一般只有几个微观级别的位移。聚集运动是指由间隔空隙对材料的整体结构进行位移和扭曲。
铝合金材料的蠕变机理是复杂的，并且随着应用环境的变化而变化。了解铝合
金材料的蠕变机理有助于更好地理解材料的性质和使用性能。
材料的蠕变性能研究及其应用
材料的蠕变性能研究及其应用材料的蠕变性能是指材料在长时间高温和持续应力下可能发生的形变现象。它在工程设计和材料选择中具有重要的意义。本文将分析材料的蠕变性能研究，探讨其应用领域，并介绍一些相关的实例。
一、蠕变性能研究
1. 影响蠕变的因素
材料的蠕变性能受多种因素的影响，包括温度、应力、加载时间和材料的化学成分等。温度是蠕变的主要驱动力，高温会导致材料晶体结构发生改变，从而引起形变。应力是指材料所受到的外力，而加载时间则是指在一定的温度和应力下所作用的时间。
2. 蠕变性能的测试方法
为了研究材料的蠕变性能，科学家们发展了一系列的测试方法。其中最常见的方法是蠕变实验，通过在高温下对材料施加恒定的力来观察其变形情况。此外，还有一些间接的测试方法，如热蠕变微观分析和差热分析等。
3. 提高蠕变抗力的方法
考虑到材料在高温和应力环境下可能发生的蠕变，科学家们还提出了一系列的方法来提高材料的蠕变抗力。例如，通过控制材料的成分和晶体结构来提高其抗蠕变能力。此外，采用表面涂层和添加合适的合金元素也可以改善材料的蠕变性能。
二、蠕变性能的应用
1. 高温材料
蠕变性能的研究对于高温材料的选择和改良具有重要的意义。例如，在航空发动机和核能设备等高温环境中，需要使用能够承受长时间高
温和持续应力的材料。通过研究材料的蠕变性能，可以选择出适合特
定环境的高温材料，并进行进一步的改良。
2. 地质工程
在地质工程中，蠕变性能的研究也具有重要的应用价值。例如，在
地下隧道的建设过程中，需要选择能够承受地下高温和持续应力的材料，以确保隧道的安全性和稳定性。通过对材料的蠕变性能进行研究，可以为地质工程提供重要的参考依据。
ansys矩形板蠕变实例
蠕变分析实例
一块矩形板，其左端固定，而右端被拉伸至某一固定位置，然后保持在此位置不动。试分析板中应力随时间的变化。
问题详细说明
材料特性：Ex=2e5, (泊松比)＝0.3
C6=0的显式初始蠕变方程：
C1=4.8e-23,C2=7
几何特性：L=100,H=10
图4-22 问题描述图
4.4.3.3 求解步骤（GUI方法）
步骤一：建立计算所需要的模型
在这一步中，建立计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，创建结点和单元，并将数据库保存为“creep.db”，在此对这一过程不再详细。
步骤二：恢复数据库文件“ creep.db ”
utility menu>file>Resume from
步骤三：定义材料性质
1、选“Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models”。出现“Define Material Model Behavior”对话框，选择Material Model Number 1。
2、在“Material Models Available”窗口，双击“Structural->Linear->Elastic-> Isotropic”。出现一个对话框。
3、对杨氏模量（EX）键入2e5 。
4、对泊松比（NUXY）键入0.3。
5、单击OK。
步骤四：定义creep数据表并输入相应值
1、在“Material Models Available”窗口，双击Structural->Nonlinear->Inelastic->Rate Dependent->Creep->Creep Only->Mises Potential->Explicit，出现一个对话框。
第八章材料蠕变
在航空航天、能源化工等工业领域，许多 构件是在高温下长期服役的，如发动机、锅炉、 炼油设备等，它们对材料的高温力学性能提出 了很高的要求．正确地评价材料、合理地使用 材料、研究新的耐高温材料，成为上述工业发 展和材料科学研究的重要任务之一。
以航空发动机为例，目前正朝着推力大、 耗能低、推重比高和使用寿命长的方向发展。 这就要求提高压气机增压比和涡轮前的进口温 度等措施来实现，需采用良好高温性能的材料 制造涡轮盘、叶片等构件。很明显，材料的高 温性能是制约上述发展的重要因素。
第八章材料蠕变
8.1.2 典型的蠕变曲线
减速蠕变
恒速蠕变
加速蠕变
蠕变 断裂
瞬时应变
蠕变速率
恒温、恒应力条件
第八章材料蠕变
❖ 第 I 阶段：AB段，减速蠕变阶段(过渡蠕变 阶段)。开始的蠕变速率很大，随着时间的 延长，蠕变速率逐渐减小，到B点，蠕变速 率达到最小值；
❖ 第Ⅱ阶段：BC段，恒速蠕变阶段(稳态蠕变 阶段)。特点是蠕变速率几乎不变。一般可 以表示为材料的蠕变速率。
σ↑
T↑
第八章材料蠕变
8.2 蠕变极限与持久强度
8.2.1 蠕变极限
高温服役的构件在其服役期内，不允 许产生过量的蠕变变形，否则将引起构件 的早期失效。因此，为保证高温长期载荷 作用下的构件不致产生过量变形，要求材 料须具有一定的蠕变极限。 蠕变极限：反映长期载荷作用下的材料对 高温蠕变变形的抗力。它是选用高温材料、 设计高温下服役机件的主要依据之一。
蠕变分析
4.4 蠕变分析
4.4.1 蠕变理论
4.4.1.1 定义
蠕变是率相关材料非线性，即在常荷载作用下，材料连续变形的特性。相反如果位移固定，反力或应力将随时间而变小，这种特性有时也称为应力松驰，见图4-18a。
图4-18 应力松弛和蠕变
蠕变的三个阶段如图4-18b所示。在初始蠕变阶段，应变率随时间而减小，这个阶段一般发生在一个相当短的时期。在第二期蠕变阶段，有一个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。
由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。
在高温应力分析中(如核反应堆等)，蠕变分析非常重要。例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触而不松开。在高温下过了一段时间后，预荷载将降低(应力松驰)，可能使接触部件松开。对于一些材料如预应力砼，蠕变也可能十分重要。最重要的是要记住，蠕变是永久变形。
4.4.1.2 理论介绍
蠕变方程：我们通过一个方程来模拟蠕变行为，此方程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在一维的拉伸实验中）。这个方程以蠕应变率的方式表示出来，其形式如下：
上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本身也可能是应力，应变，时间或温度的函数，这种形式的方程被称为状态方程。
上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第二期蠕变阶段。
材料力学中的蠕变行为分析
材料力学中的蠕变行为分析材料力学是研究物体在外力作用下的力学性能和变形规律的科学分支。其中，蠕变行为是材料力学中一个重要且复杂的研究内容。本文将重点分析材料力学中的蠕变行为及其分析方法。
一、蠕变行为的基本概念
蠕变是指固体材料在一定温度、应力和时间条件下，随时间的延长而发生的持续性变形现象。在蠕变过程中，材料的形状、尺寸和性能发生不可逆的变化。
二、蠕变行为的特点
1. 时间依赖性：蠕变是一种时间持续性变形，其变形速率与时间有关。
2. 应力依赖性：蠕变速率与应力大小成正比，应力越大，蠕变速率越快。
3. 温度依赖性：蠕变速率与温度呈指数关系，温度升高时，蠕变速率增加。
4. 蠕变可逆性：蠕变变形是一种不可逆过程，受到负载终止后，仍然会发生恢复变形，即蠕变现象。
三、蠕变行为的分析方法
1. 经验模型法
这种方法是根据实验数据建立的一种经验公式，通过试验获取蠕变变形数据，然后利用统计方法进行曲线拟合，得到适用于该材料的蠕变模型。常用的经验模型包括Norton-Bailey模型、Garofalo模型等。
2. 经典理论法
经典理论法是从材料微观结构和力学行为出发，通过数学推导建立蠕变方程，并求解该方程得到蠕变应变和蠕变速率。常用的经典理论方法有Maxwell模型、Kelvin模型等。
3. 统计学方法
统计学方法是基于大量试验数据的统计分析，通过对蠕变数据的分布规律进行研究，得出蠕变行为的统计学参数，包括蠕变寿命、蠕变应变与应力的关系等。
四、蠕变行为的影响因素
1. 温度：温度是影响蠕变行为的重要因素，温度升高会导致蠕变速率增加。
蠕变分析——精选推荐
蠕变分析
4.4蠕变分析
4.4.1 蠕变理论
4.4.1.1 定义
蠕变是率相关材料⾮线性，即在常荷载作⽤下，材料连续变形的特性。相反如果位移固定，反⼒或应⼒将随时间⽽变⼩，这种特性有时也称为应⼒松驰，见图4-18a。
图4-18应⼒松弛和蠕变
蠕变的三个阶段如图4-18b所⽰。在初始蠕变阶段，应变率随时间⽽减⼩，这个阶段⼀般发⽣在⼀个相当短的时期。在第⼆期蠕变阶段，有⼀个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。
由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第⼆期蠕变。ANSYS程序中的蠕变⾏为⽤来模拟初始蠕变和第⼆期蠕变。蠕变系数可以是应⼒、应变、温度、时间或其它变量的函数。
在⾼温应⼒分析中(如核反应堆等)，蠕变分析⾮常重要。例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触⽽不松开。在⾼温下过了⼀段时间后，预荷载将降低(应⼒松驰)，可能使接触部件松开。对于⼀些材料如预应⼒砼，蠕变也可能⼗分重要。最重要的是要记住，蠕变是永久变形。
4.4.1.2 理论介绍
蠕变⽅程：我们通过⼀个⽅程来模拟蠕变⾏为，此⽅程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在⼀维的拉伸实验中）。这个⽅程以蠕应变率的⽅式表⽰出来，其形式如下：
上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本⾝也可能是应⼒，应变，时间或温度的函数，这种形式的⽅程被称为状态⽅程。
上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第⼆期蠕变阶段。
《材料的蠕变》课件
通过添加无机填料或有机填料等增强材料，提高高分子材料的抗蠕变性能。例如，在橡胶中添加炭黑、玻璃纤维等增 强材料，可以提高其抗蠕变性能。
共混改性
通过将两种或多种高分子材料进行共混，形成新的高分子材料，从而提高其抗蠕变性能。例如，将聚乙 烯与聚丙烯进行共混，可以得到具有较好抗蠕变性能的高分子材料。
速率越大。
陶瓷材料的蠕变过程中 ，晶粒的大小、气孔率 以及第二相添加物也会
影响其形变行为。
05
材料的抗蠕变性能改善方法
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
金属材料的抗蠕变性能改善方法
合金化
通过添加合金元素，改变金属材 料的微观结构，提高抗蠕变性能 。例如，在钢铁中加入铬、镍等 元素，可以提高其在高温下的抗
环境因素
如湿度、化学腐蚀等也会影响材料的 蠕变性能。
03
材料的蠕变特性
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
金属材料的蠕变特性
1
金属材料在高温和应力作用下会发生蠕变现象， 即材料在恒温恒应力的作用下逐渐发生形变，形 变随时间的增加而增大。
2
金属材料的蠕变特性与温度和应力的大小有关， 温度越高、应力越大，蠕变速率越快。
ERA
蠕变现象的发现
蠕变现象的早期观察
材料性能学蠕变实验报告
材料性能学蠕变实验报告
流变学作为力学的一个分支,主要研究材料在应力、应变、温度、辐射等条件下与时间因素有关的变形规律,所涉及的内容包括蠕变、应力松弛和弹性后效等。蠕变是影响岩体稳定性的一个重要因素。
软弱岩石在受到较低水平的应力作用时,就会产生明显的蠕变现象,如软岩巷道中的底鼓,即使是很坚硬的岩体,在高应力作用下同样会产生蠕变,从而影响到工程的功能和使用。因此,需要对岩石材料的蠕变行为进行深入研究,力求从本质上揭示其蠕变行为的特征。
本文通过实验研究和理论分析,得到了盐岩的基本力学参数,并研究了盐岩在不同应力条件下的力学特性和蠕变行为。以经典蠕变模型为基础,结合分数阶微积分理论,构建了一个新的蠕变模型,并利用盐岩、泥岩和煤岩的蠕变实验数据对其进行了验证。
(1)对盐岩材料进行了多组单轴和三轴压缩实验,并在每组实验中选取三个试样重复进行实验,以此来降低实验的随机性和试样个体的差异性。结果三个试样的测试结果比较接近,此批试样的个体差异性较小。
此外,常规压缩实验的结果还表明随着围压的增大,抗压强度和最大应变会随之增大。(2)在单轴蠕变实验中,选取了四个轴压水平来进行实验,分析了不同轴压对蠕变的影响。
当轴压水平越大时,加速蠕变阶段就会越早地出现,并且稳定蠕变应变率也会越大。与单轴蠕变相比,当材料受到一个较小的围压作
用时,其蠕变行为也会发生巨大的变化,例如蠕变应变率大幅下降、蠕变时间大幅增长、加速蠕变阶段缺失等。
(3)通过分析不同应力条件下的蠕变应变率可以发现,稳定蠕变应变率与轴压大小呈线性关系,加速蠕变应变率与轴压大小也呈现出正相关性。此外,蠕变等时曲线表明随着时间的延长,轴压大小对蠕变的影响会越来越明显。
高分子材料分析与检测技术：蠕变及应力松弛试验
（四）交联状态的影响
随着交联度的提高，蠕变速率明显下降。
（五）共聚和增塑作用的影响
共聚和增塑作用改变了高聚物的玻璃化温度，使蠕变和应力松弛曲线在温度轴方向产生平移。
• 当试样发生应力松弛时，弹簧片逐渐回复原状，利用差动变压 器或应变电阻侧定弹簧片的回复形变，然后换算成应力，即可 测出高聚物试样的应力松弛情况。
三、蠕变和应力松弛试验的影响因素
（一）温度的影响
不同温度下蠕变和应力松弛的速率也不同，温度越高，蠕变和应力松弛速率越 大，蠕变值和应力松弛值也越大。
（二）压力的影响
• CD 段，称为黏性流变，这是由于分子链之间产生了相对滑动引 起的形变，这种形变是会随时间无限发展的，并且是不可逆形变。
• DE 段，为永久形变，由于黏性流动的不可逆形变造成的。
蠕变的结果表示
（二）塑料的蠕变试验
• 拉伸蠕变试验：对试样施加拉伸载荷，测定 试样在拉伸载荷作用下，不同时间所产生的 形变。
蠕变及应力松 弛试验
蠕变及应力松弛试验
•
一条已架设的硬聚氯乙烯管线，随着时间的增加它Fra Baidu bibliotek弯曲
变形；一件经常挂在墙上的雨衣，由于它本身的自重也会使它沿
着悬挂方向变形。这些现象都认为是材料的蠕变现象。
•
将一条橡皮拉伸到一定长度并使之固定起来，橡皮同部会
产生与所加外力大小相等方向相反的应力（弹力），这种弹力会
材料力学性能-第六章-蠕变
2023年10月1日 星期日
第六章 金属高温力学性能
随试验温度升高，金属的断 裂由常温下的穿晶断裂过渡到沿 晶断裂，这是由于温度升高时晶 界和晶粒的强度都要降低，但晶 界上原子排列不规则，扩散容易 通过晶界进行，因此，晶界强度 下降较快，两者强度相等时的温 度TE称为等强温度。
强度
晶界 晶粒
TE 温度
图6-11 锅炉过热器长时超温爆裂的宏观断口照片
第六章 金属高温力学性能
越过固定位错
消失于大角度晶界
越过弥散质点
形成小角度晶界
与邻近滑移面上异号位错相消
图6-5 刃位错攀移克服障碍的模型
2023年10月1日 星期日
第六章 金属高温力学性能
可见，塞积的位错可通过热激活在新的滑移面上重新
运动，位错源便可能再次开动而放出一个位错，从而形成
动态回复过程，这一过程的不断进行，使蠕变得以不断发
伸长率
伸长率
4
3
2 1
应力4>3பைடு நூலகம்>2>1
时间τ
t4 t3 t2 t1
温度t4>t3 >t2>t1
时间
图6-4 应力和温度对蠕 变曲线的影响
2023年10月1日 星期日
第六章 金属高温力学性能
第二节 蠕变变形与断裂机理
一、蠕变变形机理 1.位错滑移蠕变：蠕变过程中，位错滑 移仍然是一种重要的变形机制。常温下 滑移面上的位错运动受阻产生塞积时滑 移便不能继续进行，只有在更大切应力 作用下才能使位错重新运动和增殖。