應力鬆弛實驗

應力鬆弛現象普遍存在，在保持位移或應變一定的前提下，表現為彈性材料內部應力隨時間緩慢衰減，與初始應變、温度和時間有關。有些文獻也把這種現象叫做彈性衰退，以另外一個視角表述了應力鬆弛的概念。兩者之間既彼此區別又相互聯繫，應力鬆弛強調當應變一定時，應力隨着時間累積緩慢下降，彈性衰退重點指的是彈性變形能降低，二者都有一些物理量與時間相關。

研究應力鬆弛機理不僅需要考察材料的微觀組織結構變化，同時還要探究其熱力學和動力學原理及其影響因素。熱力學主要從能量轉化的角度來考察物質的熱性質，揭示能量從一種形式轉換到另一種形式遵循的規律，從熱力學的角度分析應力鬆弛，就是研究其能量條件、發展動力及發展方向。蘇德達研究認為，金屬材料應力鬆弛的本質就是一種不穩定態向穩定態發生的轉變。動力學主要研究為與運動的關係，即應力鬆弛速率和應力鬆弛水平 ^[1]  。

黃遠紅等研究了温度、濕度、初始應變量對硅橡膠泡沫材料應力鬆弛過程的影響。謝邦互等利用時温等效原理，通過平移疊加方式將硬質聚氯己婦材料各温度下的屈服強度與拉伸速率倒數的關係曲線轉換為相應的主曲線，並以此評價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行了應為鬆弛模型相關研究：王必勤等採用四元件Maxwell模型，成功對不同密度EPDM發泡材料應力鬆弛過程進行擬合，結果發現泡沫材料的鬆弛時間與表觀強度與其發泡水平有關。陳豔等藉助於分數階Maxwell模型擬合了PTFE材料的鬆弛模量。常鵬鵬等利用二階指數衰減函數對GH4169的合金不同温度應力鬆弛實驗數據展開擬合，並分別求得其材料常數。肖五柱等以Norton蠕變法則為基礎，提出實驗手段確定材料應力鬆弛參數的兩種思路。第一種方法是通過單次鬆弛實驗直接求得材料應力指數，第二種方法利用多條應力鬆弛曲線獲取材料應力指數。楊忠慧等在kowalewski蠕變模型基礎上確立了7055鉛合金蠕變時效模型，並利用遺傳算法對其材料參數進行求解。郭進全等採用實驗方法研究了國產螺栓材料應力鬆弛過程與温度以及初始載荷的關係，並分別採用Hook-Norton，廣義Maxwell，Logistic等模型試圖對其進行描述 ^[2]  。

如今，越來越多研究人員認為蠕變和應力鬆弛之間存在某種聯繫。蠕變是應力一定情況下，應變緩慢増加的過程，應力鬆弛現象可以看成是從高到低不同應力水平下的蠕變，應力鬆弛的第一部分和第二部分分別對應於蠕變過程的初始蠕變和穩態婦變。建立蠕變和應力鬆弛的轉換模型，不僅可降低蠕變和鬆弛實驗的時間成本，用易測量的材料形變代替不易測量的材料內部應力，還可用材料的蠕變實驗數據直接推導出應為鬆弛特性.。