Снятие стресса - Stress relaxation

В науке материалов , релаксации напряжений является наблюдаемое уменьшение напряжения в ответ на напряжение , генерируемого в структуре. Это в первую очередь связано с тем, что конструкция находится в напряженном состоянии в течение некоторого конечного интервала времени и, следовательно, вызывает некоторую пластическую деформацию. Это не следует путать с ползучестью , то есть постоянным напряжением с возрастающей степенью деформации.

Поскольку расслабление снимает стрессовое состояние, оно также снижает реакцию оборудования. Таким образом, релаксация имеет тот же эффект, что и холодная пружина, за исключением того, что она длится дольше. Степень релаксации, которая имеет место, зависит от времени, температуры и уровня напряжения, поэтому фактическое влияние, которое она оказывает на систему, точно не известно, но может быть ограничено.

Релаксация напряжений описывает, как полимеры снимают напряжение при постоянной деформации. Поскольку полимеры обладают вязкоупругостью, они ведут себя нелинейно , а не по гуковскому принципу . Эта нелинейность описывается как релаксацией напряжения, так и явлением, известным как ползучесть , которое описывает, как полимеры деформируются при постоянном напряжении.

а) приложенная деформация и б) индуцированное напряжение как функции времени для вязкоупругого материала.

Вязкоупругие материалы обладают свойствами как вязких, так и эластичных материалов, и их можно моделировать, комбинируя элементы, которые представляют эти характеристики. Одна вязкоупругая модель, называемая моделью Максвелла, предсказывает поведение, подобное пружине (упругому элементу), находящемуся последовательно с демпфером (вязкий элемент), в то время как модель Фойгта размещает эти элементы параллельно. Хотя модель Максвелла хороша для предсказания релаксации напряжения, она довольно плохо предсказывает ползучесть. С другой стороны, модель Фойгта хороша для предсказания ползучести, но довольно плохо предсказывает релаксацию напряжения (см. Вязкоупругость ).

Расчеты релаксации напряжений могут отличаться для разных материалов:

Для обобщения Обухов использует степенные зависимости:

${\ displaystyle \ sigma (t) = {\ frac {\ sigma _ {0}} {1- [1- (t / t ^ {*}) (1 ^ {1-n})]}}}$

где - максимальное напряжение во время снятия нагрузки (t *), а n - параметр материала. ${\ displaystyle \ sigma _ {0}}$

Vegener et al. используйте степенной ряд для описания релаксации напряжений в полиамидах:

${\ displaystyle \ sigma (t) = \ sum _ {m, n} ^ {} {A_ {mn} [\ ln (1 + t)] ^ {m} (\ epsilon '_ {0}) ^ {n }}}$

Для моделирования релаксации напряжений в стеклянных материалах Dowvalter использует следующее:

${\ displaystyle \ sigma (t) = {\ frac {1} {b}} \ cdot \ log {\ frac {10 ^ {\ alpha} (t-t_ {n}) + 1} {10 ^ {\ alpha } (t-t_ {n}) - 1}}}$ где - материальная константа, а b и зависят от условий обработки. ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle t_ {n}}$

Все следующие нематериальные параметры влияют на релаксацию напряжений в полимерах :

• Величина начальной загрузки
• Скорость загрузки
• Температура (изотермические или неизотермические условия)
• Средство загрузки
• Трение и износ
• Длительное хранение

Смотрите также

• Ползать
• Вязкоупругость
• Стандартная линейная твердотельная модель
• Материал бургеров
• Материал Максвелла
• Материал Кельвина – Фойгта

Ссылки