粘弹性滞弹性及高温蠕变
1.2 粘弹性和滞弹性
图l-11所示，当突然施加一应力σo于 拉伸试样时，试样立即沿0A线产生瞬时 应变Oa。如果低于材料的微量塑性变形 抗力，则应变Oa只是材料总弹性应变OH 中的一部分。应变aH只是在σo长期保 持下逐渐产生的，aH对应的时间过程为 图1-11中的ab曲线。
恒定应力σo
卸载时，如果速度也比较大，则当应力下降为零时， 只有应变eH部分立即消逝掉，而应变eO是在卸载后逐渐去 除的，这部分应变对应的时间过程为图中的cd曲线。
三.动态粘弹性（滞后、内耗）
在正弦或其它周期性变化的外力作用下,聚合物粘弹性的表现. 高聚物作为结构材料在实际应用时,往往受到交变力的作 用。如轮胎、传送皮带、橡齿轮。
研究动态力学行为的实际意义?
用作结构材料的聚合物许多是在交变的力场中使用 , 因 此必须掌握作用力频率对材料使用性能的影响。 如外力的作用频率从 0→100~1000 周，对橡胶的力学性 能相当于温度降低 20~40℃，那么在-50℃还保持高弹性 的橡胶，到-20℃就变的脆而硬了。 塑料的玻璃化温度在动态条件下,比静态来的高,就 是说在动态条件下工作的塑料零件要比静态时更耐热 , 因此不能依据静态下的实验数据来估计聚合物制品在动 态条件下的性能。
对于未交联橡胶
Cross-linking polymer Linear polymer
0e
0
t
玻璃态 高弹态
粘流态
不同温度下的应力松弛曲线 t
t
不同聚合物的应力松弛曲线
高分子链的构象重排和分子链滑移是导致材料蠕变和应力松 弛的根本原因。 如果T很高(>>Tg),链运动摩擦阻力很小,应力很快松弛掉了, 所以观察不到,反之,内摩擦阻力很大,链段运动能力差,应力 松弛慢,也观察不到.只有在Tg温度附近的几十度的范围内应 力松弛现象比较明显.(链由蜷曲变为伸展,以消耗外力)
1.2 粘弹性和滞弹性解析
t1
t2
t
0 应力
E1 普弹形变模量
图1 理想弹性体（瞬时蠕变）普弹形变
b.高弹形变
链段运动
（t） 0 (t<t1) t/
（t）
t
外力除去， 逐渐回复
(t)=
E
（ 1 e ） 松弛时间
2
=2/E2
0 (t→) E2-高弹模量 特点:高弹形变是逐渐回复的.
t1
t2
图l-11所示，当突然施加一应力σo于 拉伸试样时，试样立即沿0A线产生瞬时 应变Oa。如果低于材料的微量塑性变形 抗力，则应变Oa只是材料总弹性应变OH 中的一部分。应变aH只是在σo长期保 持下逐渐产生的，aH对应的时间过程为 图1-11中的ab曲线。
ห้องสมุดไป่ตู้
恒定应力σo
卸载时，如果速度也比较大，则当应力下降为零时， 只有应变eH部分立即消逝掉，而应变eO是在卸载后逐渐去 除的，这部分应变对应的时间过程为图中的cd曲线。
线形非晶态聚合物在Tg以上单轴 拉伸的典型蠕变及回复曲线
2. 聚合物的蠕变现象
从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程分为： a.普弹形变 （t）
从分子运动的角度解释:
材料受到外力的作用,链内的键长和 键角立刻发生变化,产生的形变很小, 我们称它普弹形变.
（t）
t
外力除去， 立即完全回复
0
E1
当聚合物受力时，以上三种形变同时发生聚 合物的总形变方程:
2+3
1 2 3
t
( t ) 1 2 3 -t
1
(1 e ) t E1 E2 3
线形非晶态聚合物的蠕变及回复曲线
粘弹性蠕变松弛
粘弹性蠕变松弛首先想要澄清一下粘弹性的概念，很多人认为粘弹性就是蠕变或者松弛，这不完全对。
描述粘弹性更为准确的方式应该叫做率依赖，就是本构方程中当时刻应力不仅与当时刻的应变有关，还与当时刻应变速率有关（如果还与以往的历史相关的话，就叫做粘弹塑性了）。
而蠕变与松弛只是当应力或者应变维持在定值的时候，产生的应变增加与应力减小的现象。
分清这个概念很重要，因为在aba qus中定义这些行为的方式是截然不同的，具体来说明一下粘弹性与蠕变（松弛）吧。
1粘弹性狭义上来讲粘弹性是材料在加载过程中应力变化与应变，应变率之间关系的描述，也可以称为率依赖问题。
如果你想要实现冲击载荷作用下粘弹性材料的反应，这个问题属于率依赖问题，你可以使用两种方法定义材料的力学响应，这就是微分型与积分性本构，虽然微分型本构比较直观明了，平衡方程也好获得，但是一般常用的还是基于遗传积分的积分性本构，毕竟微分型本构在基于时间或者频率离散的有限元方法中难于准确实现。
一般的粘弹性本构模型就那几个，比如maxwell，kelvin，剩下的就是它们的串联与并联，如果你有个新模型是n个ma xwell串联的，你可以通过遗传积分公式轻易获得松弛模量与蠕变模量。
然而这里又会引出一个新的问题，学过粘弹性力学的人都知道，只要涉及到粘弹性问题势必逃不过一个数学工具——laplace变换,在这里不想多讲laplace变换的内容，大家对于这个数学工具应该都很清楚（如果是初学的话推荐两本书与粘弹性，laplace变化有关的教材，一个是周光泉的粘弹性理论，还有一本南京工学院，即东南大学出版的《积分变化这本书》），只谈谈它的物理意义吧，其实laplace变换的最核心思想在于时域与频域的转化，一个在时域内控制方程为偏微分方程的转化到频域内就是常微分方程了，对于粘弹性的松弛模量与蠕变模量也是这个道理，它存在着时域表示方法与频域表示方法。
它们在abaqus中的关键字为：*VISCOELASTIC, TIME= define1*VISCOELASTIC, FREQUENCY= defi ne2其中define1，define2分别为数据定义方式，详细的可参考Abaqus Analysis User's Manual18.7 Viscoelasticity。
材料在高温下的力学性能（蠕变、松弛）
材料在高温下的力学性能（蠕变、松弛）第7章材料在高温下的力学性能7.1 材料在高温下力学性能的特点有许多机件是在高温下工作的，如高压锅炉，蒸汽轮机、燃气轮机、以及化工厂的反应容器等，对于这些机件的性能要求，就不能以常温下的力学性能来衡量。
材料在高温下的力学性能明显地不同于室温。
首先，材料在高温将发生蠕变现象。
即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断地发生变形。
这样，材料在高温下的强度便与载荷作用的时间有关了。
载荷作用的时间越长，引起一定变形速率(如)或变形量的形变抗力(蠕变极限)以及断裂抗力(持久强度)就越低。
粗略地说，发生蠕变现象的温度，对金属材料约为T>0.3-0.4TM ；(TM为材料的熔点以绝对温度K计)；对陶瓷约为T>0.4-0.5TM ；对高分子材料为T>Tg，Tg为玻璃化温度，多数高分子材料在室温下就发生蠕变。
由于蠕变的产生，我们就不能笼统地说材料在某一高温下其强度是多少，因为高温强度与时间这一因素有关。
而材料在常温下的强度是不考虑时间因素的。
除非试验时加载的应变速率非常高。
材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低。
应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。
和蠕变现象相伴随的还有高温应力松驰。
一个紧固螺栓在高温长时间作用下，其初始预紧力逐渐下降，这种现象也是由蠕变造成的。
另外，蠕变还会产生疲劳损伤，使高温疲劳强度下降，为此，必须研究蠕变和疲劳的交互作用。
材料在高温下的力学性能特点都是和蠕变过程紧密相连的。
第一，材料在变形时首先总是引起形变强化，蠕变之所以能发生，必然还伴随着一个变形的软化过程，这个软化过程就是高温回复。
第二，蠕变的变形机制必然与在常温下的不同。
材料在常温下的变形可通过位错的滑动产生滑移和孪晶两种变形型式。
而在高温下位错还可通过攀移，使位错遇到障碍时作垂直于滑移面的运动，如图7-0所示。
这样位错便不会阻塞在障碍面前，而使得变形能继续下去，这就是一个变形的软化过程。
1.2 粘弹性和滞弹性
图l-11所示，当突然施加一应力σo于拉 伸试样时，试样立即沿0A线产生瞬时 应变Oa。如果低于材料的微量塑性变 形抗力，则应变Oa只是材料总弹性应 变OH中的一部分。应变aH只是在σo长 期保持下逐渐产生的，aH对应的时间 过程为图1-11中的ab曲线。
恒定应力σo
卸载时，如果速度也比较大，则当应力下降为零时，只 有应变eH部分立即消逝掉，而应变eO是在卸载后逐渐去 除的，这部分应变对应的时间过程为图中的cd曲线。
b.交联:可以防止分子间的相对滑移。如橡胶采用硫化 交联的办法来防止由蠕变产生分子间滑移造成的不可 逆形变。
2. 聚合物的蠕变现象
从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程分为： a.普弹形变
（t）
从分子运动的角度解释:
材料受到外力的作用,链内的键长和 键角立刻发生变化,产生的形变很小, 我们称它普弹形变.
（t）
t
外力除去， 立即完全回复
t1
t2 t
图1 理想弹性体（瞬时蠕变）普弹形变
0
E1
0 应力
E1 普弹形变模量
§1-4 粘弹性与滞弹性
理想弹性固体
➢ 弹性服从虎克定律， ➢ 特点：
✓ 受外力作用后，应力和应变之间呈线性关系 ，应力与 应变随时保持同相位；
✓ 应变与t无关。受力时，应变瞬时发生达到平衡值，除 去外力，应变瞬时恢复（可逆）。
E
t
t1
t2
滞弹性
➢ 实际上，绝大多数固体材料的弹性行为很难满足理想弹 性行为。一般都表现出非理想弹性性质，即实际固体的 应力与应变不是单值对应关系，往往有一个时间的滞后 现象。
（t）
t
不可回复
t1 t2
t
图3 理想粘性流动蠕变
材料力学性能课后答案
1.解释下列名词①滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
②弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
③循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
④包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
⑤塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
⑥韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
脆性：指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力⑦加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时 ,由于晶粒发生滑移 , 出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎和纤维化,使金属的强度和硬度升高,塑性和韧性降低的现象。
⑧解理断裂：解理断裂是在正应力作用产生的一种穿晶断裂，即断裂面沿一定的晶面（即解理面）分离。
2.解释下列力学性能指标的意义弹性模量）；（2）ζ p（规定非比例伸长应力）、ζ e（弹性极限）、ζ s（屈服强度）、ζ （屈服强度）；（3）ζ b（抗拉强度）；（4）n（加工硬化指数）; （5）δ （断后伸长率）、ψ （断面收缩率）4.常用的标准试样有 5 倍和10倍，其延伸率分别用δ 5 和δ 10 表示，说明为什么δ 5>δ 10。
答：对于韧性金属材料，它的塑性变形量大于均匀塑性变形量，所以对于它的式样的比例，尺寸越短，它的断后伸长率越大。
5.某汽车弹簧，在未装满时已变形到最大位置，卸载后可完全恢复到原来状态；另一汽车弹簧，使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，而且塑性变形量越来越大。
试分析这两种故障的本质及改变措施。
答：（1）未装满载时已变形到最大位置：弹簧弹性极限不够导致弹性比功小；（2）使用一段时间后，发现弹簧弓形越来越小，即产生了塑性变形，这是构件材料的弹性比功不足引起的故障，可以通过热处理或合金化提高材料的弹性极限（或屈服极限），或者更换屈服强度更高的材料。
根据受力应变特征材料分为：脆性材料,延性材料,弹性材料。
1.根据受力应变特征材料分为：脆性材料，延性材料，弹性材料。
2.材料受载荷后形变的三个阶段：弹性形变，塑形形变，断裂3.弹性模量：材料在弹性变形阶段内正应力和对应的正应变的比值。
意义：反映材料抵抗应变的能力，是原子间结合强度的标志。
影响因素（键合方式，晶体结构，温度，复相的弹性模量）。
机理：对于足够小的形变应力与应变成线性关系，系数为弹性模量，物理本质是原子间结合力抵抗外力的宏观表现，弹性系数和弹性模量是反映原子间结合强度的标志。
4.滞弹性：固体材料的应变产生与消除需要有限的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。
衡量指标：应力弛豫和应力蠕变。
应力弛豫：在持续外力作用下发生形变的物体在总变形值保持不变的情况下，徐变变形增加使物体的内部应力随时间延续而逐渐减少的现象。
应力蠕变：固体材料在恒定荷载下变形随时间延续而缓慢增加的不平衡过程。
5.塑性形变指一种在外力移去后不能回复的形变。
滑移系统：滑移方向和滑移面。
产生条件：a-（几何条件）面间距大滑移矢量小b（静电条件）每个面上是同种电荷原子，相对滑移面上的电荷相反。
无机非材料不产生原因：a.滑移系统少；b.（位错运动激活能大）位错运动需要克服的势垒比较大，位错运动难以实现。
施加应力，或者由于滑移系统少无法达到临界剪应力，或者在达到临界剪应力之前就导致断裂；c.伯格斯矢量大。
6.高温蠕变定义：材料在高温下长时间受到小应力作用出现蠕变现象。
影响因素：温度和应力。
机理：a晶格机理（位错攀移理论，由于热运动位错线处一列原子移去或移入，位错线向上移一个滑移面。
）b扩散蠕变理论（空位扩散流动，应力造成浓度差，导致晶粒沿受拉方向伸长或缩短引起形变）c晶界机理（多晶体蠕变，高温下晶界相对滑动，剪应力松弛，有利蠕变。
低温下晶界本身是位错源，不利蠕变）7.理论断裂强度：理论下材料所能承受的最大应力。
实际强度：实际情况中材料在外加应力作用下，沿垂直外力方向拉断所需应力。
8.断裂韧性：是材料的固有性能，由材料的组成和显微结构所决定，是材料的本征参数。
粘弹性材料的力学性能研究
粘弹性材料的力学性能研究粘弹性材料是一类具有特殊力学性能的材料，在各个领域都有广泛的应用。
本文将探讨粘弹性材料的力学性能研究，包括其定义、测试方法以及应用领域。
一、粘弹性材料的定义粘弹性材料是指既具有粘性（Viscosity）又具有弹性（Elasticity）的材料。
它们在受到外力作用时，既可以发生形变，又能恢复到原始状态。
粘弹性材料的力学行为常常被描述为粘滞弹性现象。
二、粘弹性材料力学性能的测试方法1. 粘滞性测试：粘滞性是指材料抵抗形变的能力，常用的测试方法包括剪切黏度测试、拉伸黏度测试等。
2. 弹性性测试：弹性是指材料在受力后能够恢复到原始状态的能力。
弹性性测试可以通过应力-应变曲线、弹性模量等进行。
3. 剪切模量测试：剪切模量是指材料在剪切载荷下承受的应力和应变之间的比值。
剪切模量的测试可以通过剪切试验获得。
4. 蠕变测试：蠕变是指材料在持续应力作用下发生的时间依赖性形变。
蠕变测试可以通过施加恒定应力后观察材料的变形情况。
三、粘弹性材料的应用领域1. 医学领域：粘弹性材料在医学领域中应用广泛，常用于仿生组织材料、医疗器械等的研发。
2. 建筑领域：粘弹性材料在建筑领域中的应用主要涉及隔震、减振等方面，可以提高建筑物对地震等外界震动的抵抗能力。
3. 航空航天领域：粘弹性材料常用于飞机、航天器等高性能结构件的制造。
其粘滞性、弹性等特性能够提高材料在复杂环境下的可靠性。
4. 汽车工业：粘弹性材料在汽车工业中的应用主要包括减震、隔声、密封等方面，可以提高汽车的舒适性和安全性。
5. 电子产品：粘弹性材料在电子产品中的应用主要涉及散热、缓冲、保护等方面，可以提高电子产品的性能和可靠性。
结论粘弹性材料的力学性能研究对于材料的开发与应用具有重要意义。
通过合理的测试方法，可以深入了解粘弹性材料的特性，并将其应用于各个领域，为社会的发展和进步做出贡献。
参考文献：1. 李同伟，胡力耀，王香，等. 粘弹性材料力学性能研究进展[J]. 北京航空航天大学学报. 2019(1).2. 李春波，李国强，徐建平. 粘弹性材料力学性能测试方法研究[D]. 东北大学. 2018.3. Ponnurangam R, Sethuraman S, Palsule S. Viscoelastic properties of engineering materials—A review[J]. Materials Science and Engineering: A. 2012, 556: 1-16.4. Zener C. Internal friction in solids: a comprehensive solution of a simple 'beetle's problem[J]. Physical Review. 1948, 73(7): 652-660.。
高分子材料的高弹性和粘弹性
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力学性能分强度与形变两大块，强度指材料抵抗破坏的能力，如屈服强度、拉伸或压缩强度、抗冲击强度、弯曲强度等；形变指在平衡外力或外力矩作用下，材料形状或体积发生的变化。
对于高分子材料而言，形变可按性质分为弹性形变、粘性形变、粘弹性形变来研究，其中弹性形变中包括普通弹性形变和高弹性形变两部分。
高弹性和粘弹性是高分子材料最具特色的性质。
迄今为止，所有材料中只有高分子材料具有高弹性。
处于高弹态的橡胶类材料在小外力下就能发生100-1000%的大变形，而且形变可逆，这种宝贵性质使橡胶材料成为国防和民用工业的重要战略物资。
高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转引起的构象熵的改变，又称熵弹性。
粘弹性是指高分子材料同时既具有弹性固体特性，又具有粘性流体特性，粘弹性结合产生了许多有趣的力学松弛现象，如应力松弛、蠕变、滞后损耗等行为。
这些现象反映高分子运动的特点，既是研究材料结构、性能关系的关键问题，又对正确而有效地加工、使用聚合物材料有重要指导意义。
一、高弹形变的特点及理论分析高弹形变的一般特点与金属材料、无机非金属材料的形变相比，高分子材料的典型高弹形变有以下几方面特点。
1、小应力作用下弹性形变很大，如拉应力作用下很容易伸长100%~1000%（对比普通金属弹性体的弹性形变不超过1%）；弹性模量低，约10-1~10MPa （对比金属弹性模量，约104~105MPa）。
2、升温时，高弹形变的弹性模量与温度成正比，即温度升高，弹性应力也随之升高，而普通弹性体的弹性模量随温度升高而下降。
材料性能_ 材料的高温蠕变性能_9-1高温蠕变_
刃型位错攀移克服障碍的几种模型
① 由于温度的升高，原子和空位热激活能增加，位错可 以克服某些障碍得以运动，继续产生塑性变形
② 由于塞积位错数量减少，对位错源的反作用力减少， 位错源可以重新开动，位错得以增殖，产生蠕变变形
低温大应力下，变形不能协调 c.当应力集中达到晶界的结合强度 时，发生开裂，形成楔形空洞
楔形空洞形成示意图
② 空位聚集形成晶界裂纹（高温低应力）
a.在垂直于拉应力的晶界，当 应力水平超过临界值时，通 过空位聚集的方式萌生空洞
b.在应力作用下，空位由晶内 和沿晶界继续向空洞处扩散
c.使空洞长大并互相连接形成 裂纹。
应力较低时，温度越高且晶粒度越小时，晶界滑 动对蠕变的作用越大。
晶界运动的两种方式：
晶界的滑动是由晶粒的纯弹性畸变和空位的定向 扩散引起，主要是空位的定向扩散引起。
晶界沿着法线方向迁移。
因此，对于高温蠕变来说，随着晶粒直径的增 加，蠕变速率减小。当晶粒尺寸足够大以致于晶界 滑动对总变形量贡献小到可以忽略，蠕变将不依赖 于晶界滑动。
高温长时应力作用下：蠕变、 应力松弛、持 久断裂、氧化和腐蚀及热疲劳损坏等一系列 高温失效现象。
蠕变：材料在一定温度和恒应力作用下，随时间的 增加发生缓慢塑性变形的现象 ，这种现象导致的 材料断裂称为蠕变断裂。
发生蠕变的温度可以是低温下，也可以是高温下， 但只有在约比温度高于0.3时才较显著，所以通常 又叫做高温蠕变。 约比温度（T/Tm） T—试验温度，Tm—材料熔点
3、蠕变断裂机理
一般在高温低应力下，晶内及晶界的强度都降 低，但晶界下降的快，因此蠕变断裂一般都是沿晶 蠕变断裂。
金属材料高温蠕变特性研究
金属材料高温蠕变特性研究在工程材料中，金属材料的性能往往是受一系列因素影响的，在这些因素中，温度是其中非常重要的一个因素。
当温度升高时，金属材料内部的原子会有更大的运动能量，基于这个原理，科学家们研究了金属材料在高温下的变形特性，其中一项研究就是高温蠕变特性。
一、高温蠕变现象高温蠕变是指材料在高温条件下以恒定的应力作用之下发生的时间依赖变形。
通常情况下，高温蠕变的载荷很小，但是应力却会随着时间的推移而不断增加，这就会导致材料的变形不断加剧。
因此，高温蠕变可以被看作是一种渐进性的损伤现象，在重要的工程领域中引起了广泛的关注。
二、高温蠕变特性高温蠕变特性在工程领域中被大量研究，其特性包括蠕变速率、断裂时间、蠕变应变等。
下面我们将对这些特性进行简单地介绍。
（1）蠕变速率蠕变速率可以简单地理解为单位时间内材料的应变率。
这种应变率会受到应力、温度、扰动、化学因素等多种因素的影响。
通常情况下，蠕变速率随着应力、温度的增加而不断增加，其增长趋势是指数级的。
相应地，蠕变寿命则呈指数衰减。
（2）断裂时间断裂时间是指高温蠕变时材料从开始受载荷到完全破坏的时间。
这个时间在不同的温度、应力和载荷下都是不同的，在工程应用中，断裂时间的长短往往会影响工程材料的使用寿命和安全性。
（3）蠕变应变蠕变应变是指在高温条件下，材料内部出现的非弹性应变。
这种应变可以被分成两类：瞬时蠕变和稳态蠕变。
当应力作用于材料上时，材料会立即发生瞬时蠕变变形，随着时间的推移，稳态蠕变会逐渐取代瞬时蠕变成为材料的主要变形形式。
稳态蠕变是颗粒间的相对滑动、裂纹的扩展等过程的结果。
三、控制高温蠕变高温蠕变虽然是一种难以避免的损伤现象，但是对于工程师而言，可以尝试一些方法来减小其对工程材料的影响。
下面我们将对几种方法进行简要介绍。
（1）降低应力降低应力是一种简单有效的控制高温蠕变的方法。
在设计工程材料时，需要避免材料所受载荷过于集中，可以通过增加材料断面积或者改变应力分布等方式来实现。
粘接材料的变形和蠕变特性
粘接材料的变形和蠕变特性随着科技的发展和需求的增加，粘接材料在工业中应用越来越广泛。
粘接材料具有许多优点，比如可以实现材料的无缝连接、强度高、密封性好等等。
然而，粘接材料在长期使用的过程中也存在着一些问题，比如变形和蠕变等问题。
接下来，我们将深入探讨粘接材料的变形和蠕变特性。
一、变形的定义与分类粘接材料在受到外力作用时，会发生形变，这种形变称为变形。
变形可以分为弹性变形和塑性变形两种。
弹性变形指的是在外力作用后，粘接材料会产生形变，但是形变不会永久留存且不会影响材料强度的现象。
弹性变形可以通过受力后恢复原状的材料特性来描述。
弹性模量越大，材料的硬度就越大。
塑性变形指的是在外力作用下，粘接材料会产生形变，形变的程度超过限制时，会导致产生永久变形的现象。
塑性变形可以通过破坏力学来描述，其抗拉强度和抗剪强度决定了材料的耐用性。
二、蠕变的定义与分类蠕变指的是材料在长期持续的受力下，会发生永久变形的现象。
蠕变可以分为安定蠕变和不安定蠕变两种。
安定蠕变指的是在恒定应力下，材料的变形量也是恒定的，不会随着时间的推移而改变。
安定蠕变是材料在长期使用时最常见的变形形式，通常是钢材、水泥等材料中产生的。
不安定蠕变指的是在恒定应力下，材料的变形随着时间的推移逐渐增加。
比如高温下，金属材料会发生蠕变，这种变形随着时间的增加越来越严重。
三、粘接材料在进行强制性变形时，会产生一定程度的有效变形，但是受到粘接力和胶液自重的作用，会导致一定程度上的不均匀变形。
此外，长时间的受力作用更可能导致蠕变现象。
因此，粘接材料的变形和蠕变特性是需要重视的。
在选择粘接材料时，需要根据实际工作环境中的受力情况来选取合适的材料。
材料的弹性模量越大，其弹性变形越小，也就意味着其抗变形性越好。
而材料的蠕变性则与其抗蠕变强度有关。
对于需要长时间持续受力的工程，需要选择抗蠕变能力强的粘接材料，在安全使用过程中需要注意及时进行维护。
四、粘接材料变形和蠕变的预防和控制粘接材料变形和蠕变的预防和控制需要从以下方面入手：1、选择合适的材料：对于不同的工程，需要选择适合的粘接材料。
聚合物的粘弹性之蠕变分析解析
1.合金化学成分的影响 金属材料层错能越低，越易产生扩展位 错，使位错难以产生割阶、交滑移及攀 移，这都有利于降低蠕变速率。
在基体金属中加入Cr、Mo、W、Nb 等合全元素形成单相固溶体，除固溶强 化外，还会使层错能降低，易形成扩展 位错，且溶质原子与溶剂原子的结合力 较强，增大了扩散激活能，从而提高蠕 变极限。
（1）在三晶粒交会处形成楔形裂纹
❖在高应力和较低温度下，因晶界滑动在三 晶粒交会处受阻，造成应力集中形成空洞， 空洞相互连接便形成楔形裂纹。
（2）在晶界上由空洞形成晶界裂纹
❖这是在较低应力和较高温度下产生 的裂纹。
❖这种裂纹出现在晶界上的突起部位 和细小的第二相质点附近，由于晶 界滑动而产生空洞。
❖ 因而，晶体内空位将从受拉晶 界向受压晶界迁移，原子则向 相反方向流动，
❖ 致使晶体逐渐产生伸长的蠕变。 这种现象即称为扩散蠕变。
（三）晶界滑动：
❖在高温条件下内由于晶界上的原子容 易扩散，受力后晶界易产生滑动，也 促进蠕变进行。
❖但晶界滑动对蠕变的贡献并不大，一 般为10％左右。
❖晶界滑动：不是独立的蠕变机理。因 为晶界滑动一定要和晶内滑移变形配 合进行，否则就不能维持晶界的连续 性，会导致晶界上产生裂纹。
图a－为晶界滑动与晶内滑移带在晶界上交割时形成 的空洞。
❖ 图b－为晶界上存在第二相质点时，当晶界滑动受 阻而形成的空洞，空洞长大并连接，便形成裂纹。
❖ 在耐热合金中晶界上形成的空洞照片，如图。
❖ 以上两种形成裂纹方式，都有空洞萌生过程。
❖ 可见，晶界空洞对材料在高温使用温度范围 和寿命是至关重要的。裂纹形成后，进一步 依靠晶界滑动、空位扩散和空洞连接而扩展， 最终导致沿晶断裂。
材料的蠕变性能了解材料在高温下的变形特性和性能
材料的蠕变性能了解材料在高温下的变形特性和性能材料的蠕变性能：了解材料在高温下的变形特性和性能材料在高温下的变形特性和性能是一个在材料科学和工程中十分重要的研究领域。
随着现代工业的发展和对高温环境下材料性能要求的提高，对材料的蠕变行为和性能进行深入研究变得尤为重要。
本文将探讨材料在高温环境下的蠕变变形特性和性能。
一、蠕变行为和蠕变性能的定义蠕变行为是指材料在高温下受到持续加压作用后所产生的时间依赖的塑性变形。
蠕变性能则是指材料在高温和持续应力作用下的变形能力和稳定性。
二、蠕变的影响因素1. 温度：温度是影响材料蠕变的最主要因素之一。
随着温度的升高，材料的蠕变速率也会增加。
2. 应力：应力对蠕变行为的影响非常显著。
较高的应力会导致材料的蠕变速率增加，而较低的应力则会减缓蠕变速率。
3. 材料性质：材料的化学成分、晶体结构、晶粒大小和其他微观结构对蠕变行为具有重要影响。
4. 外界环境：包括气氛、气压、湿度等外界环境条件也可能对材料的蠕变行为产生影响。
三、蠕变的分类根据材料蠕变的表现形式，可以将蠕变分为三类：稳态蠕变、短期蠕变和析出蠕变。
1. 稳态蠕变：稳态蠕变是指在高温下，应力保持恒定的情况下，材料发生的持续性蠕变变形。
2. 短期蠕变：短期蠕变指的是在高温下，应力作用于材料后的快速变形，主要发生在应力较高的状况下。
3. 析出蠕变：析出蠕变是指材料在高温下，由于过饱和度增加而形成的析出相，导致材料出现孔洞、裂纹等变形现象。
四、材料的蠕变性能评估为了评估材料的蠕变性能，需要进行蠕变试验以获取相关数据。
1. 蠕变试验：蠕变试验是评估材料蠕变性能最常用的方法。
通过施加一定的压力和温度，测量材料在时间变化下的变形情况。
2. 蠕变参数：通过蠕变试验得到的数据可以计算得到一系列蠕变参数，如蠕变速率、流变曲线、应力松弛等，来揭示材料的蠕变特性。
3. 蠕变寿命：蠕变寿命是指材料能够承受蠕变变形直至破坏的时间。
通过蠕变试验数据，可以预测材料在实际使用中的蠕变寿命。
粘弹性滞弹性及高温蠕变
剪应力与剪切速度梯度成正比
ddxຫໍສະໝຸດ dxd dt牛顿定律
第十五页，编辑于星期日：一点 三十二分。
绝对速率理论模型
流动速度
u20 eEKSinh22k3T 1
流体粘度
eE kT
20
V0
2kT
kT
0V0
eE kT
第十六页，编辑于星期日：一点 三十二分。
影响粘度的因素
温度 时间
组成
典型的蠕变曲线
第六页，编辑于星期日：一点 三十二分。
加速蠕变阶段。应变率随时间增加，最后到d点断裂
应变与时间成正比 蠕变减速阶段
瞬时发生的和时间没有关系
第七页，编辑于星期日：一点 三十二分。
➢ oa段形变是瞬时发生的和时间没有关系
➢ 第一阶段蠕变ab，蠕变减速阶段 A为常数。
低温时n=1，
；
高温时n=2/3，
• 滞弹性------与时间有关的弹性，即E(t) 。
•
对于蠕变，应力和应变有
Ec(t)=0/(t)
•
对于弛豫，应力和应变有
Er(t)= (t)/ 0
• 也即弹性模量随时间而变化，并不是一个常数。
• 未弛豫模量------测量时间小于松弛时间，随时间的形变还没有机会发生时的弹性模量；
• 弛豫模量------测量的时间大于松弛时间，随时间的形变已发生的弹性模量。
第四页，编辑于星期日：一点 三十二分。
标准线性固体的力学行为
蠕变：施加恒定应力，应变随时间而增加
(b)
驰豫：施加恒定应变，应力随时间而减小
(c) 标准线性固体应力－应变与时间的关系
第五页，编辑于星期日：一点 三十二分。
§1-3 无机材料的高温蠕变 蠕变:当对材料施加恒定应力σ0时，其
胶水热蠕变测试-概述说明以及解释
胶水热蠕变测试-概述说明以及解释1.引言1.1 概述胶水热蠕变测试是一种常用的材料测试方法，主要用于评估胶水在高温环境下的性能变化。
在工业生产和科研领域中，胶水被广泛应用于各种产品的制造和组装中，因此对其性能的准确评估至关重要。
热蠕变测试可以帮助我们了解胶水在高温条件下的变形特性、稳定性和耐久性，为产品的设计和生产提供重要参考依据。
本文将从胶水热蠕变测试的定义、方法和应用三个方面展开讨论，旨在深入探讨这一测试方法在材料科学和工程领域的重要性及应用前景。
通过对胶水热蠕变测试的深入研究，我们可以更好地了解胶水的性能特点，为提高产品质量和性能提供有力支持。
1.2 文章结构本文主要分为引言，正文和结论三个部分。
首先在引言部分中，将对胶水热蠕变测试进行概述，介绍文章的结构以及阐明文章的目的。
接着在正文部分，将着重探讨胶水热蠕变测试的定义，方法和应用。
在结论部分，将总结胶水热蠕变测试的重要性，展望其未来发展，并得出结论。
整个文章结构清晰明了，层次分明，旨在全面深入地介绍胶水热蠕变测试的相关内容。
文章1.3 目的部分的内容:本文的目的是介绍胶水热蠕变测试的概念、方法和应用，以便读者更深入地了解这一测试技术。
通过对胶水热蠕变测试的总结和展望，旨在强调其在工程领域中的重要性和未来发展前景。
同时，希望通过本文的介绍能够拓展读者对胶水热蠕变测试的认识，提高他们在实际工作中的应用水平，促进相关技术的进步和创新。
目的部分的内容2.正文2.1 胶水热蠕变测试的定义胶水热蠕变测试是一种用于评估胶水在高温环境下的稳定性和性能变化的实验方法。
在实际应用中，胶水在高温环境下可能会出现热蠕变现象，即在长时间高温作用下材料的形变、断裂或性能降低。
通过进行胶水热蠕变测试，可以了解胶水在高温环境下的表现，以指导产品设计和工程应用。
胶水热蠕变测试通常包括将胶水样品置于恒定高温条件下，在一定时间内进行加载，观察胶水的形变情况、力学性能变化以及可能产生的断裂现象。
粘弹性和滞弹性
滞弹性------与时间有关旳弹性，即E(t) 。
对于蠕变，应力和应变有 Ec(t)=0/(t)
对于弛豫，应力和应变有
Er(t)= (t)/ 0
也即弹性模量随时间而变化，并不是一种常数。
未弛豫模量------测量时间不不小于松弛时间，随时 间旳形变还没有机会发生时旳弹性模量；
弛豫模量------测量旳时间不小于松弛时间，随时间 旳形变已发生旳弹性模量。
（/E1)(E1+E2)/ E2 + = (/E1)/ E2 +/ E2
设： = /E1 ， = (E1+E2)/ E2 = (E1+E2)/ E2 E1
则有
E2( +)=+
定义： ------ 恒定应变下旳应力弛豫时间；
------ 恒定应力下旳应变蠕变时间。
（2）应力松弛与应变松弛
蠕变或徐变：固体材料在恒定荷载下，变形随时间延续 而缓慢增长旳不平衡过程，或材料受力后内部原子由不 平衡到平衡旳过程。当外力除去后，徐变变形不能立即 消失。
P
P
dv/dy
变
形
虎克型
牛顿型 流动曲线
t 圣维南型
（2） 组合模型
将基本模型元件串联或并联起来，进行多种串并联组 合，模拟多种物体旳力学构造。常用旳组合模型如下：
宾汉体 马克斯韦尔液体（液态粘弹性物体） 开尔文固体（固态粘弹性物体）
A. 宾汉体
在承受较小外力时物体产生弹性形变，当外力超出屈 服应力 t时，按牛顿液体旳规律产生粘性流动。
---速度梯度，相当于形变； ---粘度（粘性系数）
圣维南塑性固体模型：一种静置桌面上旳重物，与桌 面间存在摩擦力，看成用力稍不小于静摩擦力时，重物 即以匀速移动（应力不超出某一限定值此前，物体为刚 性，一旦超出限定值，则会迅速流动变形）。
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蠕变减速阶段
瞬时发生的和时间没有关系
oa段形变是瞬时发生的和时间没有关系 第一阶段蠕变ab，蠕变减速阶段 A为常数。
低温时n=1， ；
高温时n=2/3， 第二阶段蠕变bc，稳态蠕变阶段 （常数） 成正比 应变与时间
第三阶段蠕变cd，加速蠕变阶段。
应变率随时间增加，最后到d点断裂
高温蠕变理论
标准线性固体的力学行为
蠕变：施加恒定应力， 应变随时间而增加
(b)
驰豫：施加恒定应变， 应力随时间而减小
(c)
标准线性固体应力－应变与时间的关系
§1-3
无机材料的高温变
蠕变:当对材料施加恒定应力σ0时，其
应变随时间而增加的现象
典型的蠕变曲线
加速蠕变阶段。应变率随时 间增加，最后到d点断裂
应变与时间成正比
思考题：
• 高温蠕变的位错运动理论的含义？ • 影响蠕变的因素有哪些？怎样影响？ • 玻璃相的粘度与哪些因素有关？
粘弹性与滞弹性
理 想弹 性:受到外力后，平衡形变是瞬时达到的与 时间无关。 理想粘弹性:受到外力后，形变是随时间线性发展的。 粘 弹 性：非晶体、多晶体在比较小的应力时可以 同时表现出弹性和粘性 滞 弹 性：无机固体和金属这种与时间有关的弹性
滞弹性或粘弹性的力学模型
σ弹2 ε弹2 E2
σ弹1 ε弹1 E1 σ粘 ε粘 η
粘弹性和滞弹性
• 粘弹性------材料在比较小的应力作用下，可以同时表现出 弹性和粘性。与理想的弹性应变比较，后者应力和应变不 随时间滞后，前者有一定的滞后。 • 滞弹性------与时间有关的弹性，即E(t) 。 • 对于蠕变，应力和应变有 Ec(t)=0/(t) • 对于弛豫，应力和应变有 Er(t)= (t)/ 0 • 也即弹性模量随时间而变化，并不是一个常数。 • 未弛豫模量------测量时间小于松弛时间，随时间的形变还 没有机会发生时的弹性模量； • 弛豫模量------测量的时间大于松弛时间，随时间的形变已 发生的弹性模量。
应力弛豫时间的含义：表达了一种材料在恒定变形下， 势能消失时间的长短，是材料内部结构性质的重要指 标，对于材料变形性质有决定性的影响。 • 松弛时间短，势能消失快，这种材料接近虎克固体. • 两种弛豫时间都表示材料在外力作用下，从不平衡状 态通过内部结构重新调整组合达到平衡状态所需的时 间。 弛豫时间与滞弹性的关系：材料的粘度越大，弹性模量 越小，弛豫时间越长，滞弹性越大。
根据此模型有以下关系： 2=1+3 3= 3 =1+2 1=E1 1 1=3 2=E22 消去各元件的应力和应变，得 （/E1)(E1+E2) + E2 = (/E1) +
设： = /E1 ， = (E1+E2)/ E2 = (E1+E2)/ E2 E1 则有 E2( +)=+ 定义： ------ 恒定应变下的应力弛豫时间； ------ 恒定应力下的应变蠕变时间。
高温蠕变主要有以下几种理论:
位错运动理论
扩散蠕变理论 晶界蠕变理论
位错运动理论
高温蠕变理论
位错攀移示意图
扩散蠕变理论
高温蠕变理论
扩散蠕变理论
沿晶粒内部扩散的稳态蠕变速率
高温蠕变理论
ε
沿晶界扩散扩散的稳态蠕变速率
ε
晶界蠕变理论
高温蠕变理论
多晶陶瓷中存在着大量晶界，当晶界 位向差大时，可以把晶界看成是非晶
体。高温时，其粘度变小，从而易发
生粘滞流动，而产生蠕变。
影响蠕变的因素
温度 应力 显微结构 化学组成 晶体结构
§1-4
高温下玻璃相的粘性流动
剪应力与剪切速度梯度成正比
牛顿定律
绝对速率理论模型
流动速度
流体粘度
影响粘度的因素
温度 时间 组成
温 度 影 响
时间的影响
组 成 的 影 响