流變應力

流變應力

材料在一定變形溫度、應變和應變速率下的屈服極限稱為其流變應力.熱變形流變應力是材料在高溫下的塑性指標之一,在合金化學成分和內部結構一定的情況下,主要受變形溫度、變形程度和應變速率的影響,是變形過程中金屬內部顯顯微組織演變和性能變化的綜合反映流變應力的另一定義是由實驗得來的它取材料的屈服強度與抗拉強度的平均值的1.15倍即σf=1.15(σy+σu)/2微組織演變和性能變化的綜合反映。

含義

流變應力流變應力

材料在一定變形溫度、應變和應變速率下的屈服極限稱為其流變應力。熱變形流變應力是材料在高溫下的塑性指標之一,在合金化學成分和內部結構一定的情況下,主要受變形溫度、變形程度和應變速率的影響,是變形過程中金屬內部顯微組織演變和性能變化的綜合反映。流變應力的另一定義是由實驗得來的,它取材料的屈服強度與抗拉強度的平均值的1.15倍,即σf=1.15(σy+σu)/2。

流變學

流變學是力學的一個新分支,它主要研究物理材料在應力、應變、溫度濕度、輻射等條件下與時間因素有關的變形和流動的規律。

張悉妮發明的“SEE技術及其行業套用和衍生產品技術”就是一個套用“電子流變”理論成功開發出“實用技術”和“照明產品”、“綠色照明新光源——聰明燈”的實際例子。因此,流變論及其流變學和流變技術,在物理套用的深度和廣度上將越來越發揮出重大作用。

套用

研究內容

流變應力研究內容是各種材料的蠕變和應力鬆弛的現象、屈服值以及材料的流變模型和本構方程。材料的流變性能主要表現在蠕變和應力鬆弛兩個方面。蠕變是指材料在恆定載荷作用下,變形隨時間而增大的過程。蠕變是由材料的分子和原子結構的重新調整引起的,這一過程可用延滯時間來表征。當卸去載荷時,材料的變形部分地回復或完全地回復到起始狀態,這就是結構重新調整的另一現象。材料在恆定應變下,應力隨著時間的變化而減小至某個有限值,這一過程稱為應力鬆弛。這是材料的結構重新調整的另一種現象。蠕變和應力鬆弛是物質內部結構變化的外部顯現。這種可觀測的物理性質取決於材料分子(或原子)結構的統計特性。因此在一定應力範圍內,單個分子(或原子)的位置雖會有改變,但材料結構的統計特徵卻可能不會變化。

當作用在材料上的剪應力小於某一數值時,材料僅產生彈性形變;而當剪應力大於該數值時,材料將產生部分或完全永久變形。則此數值就是這種材料的屈服值。屈服值標誌著材料由完全彈性進入具有流動現象的界限值,所以又稱彈性極限、屈服極限或流動極限。同一材料可能會存在幾種不同的屈服值,比如蠕變

模擬

屈服極限、斷裂極限等。在對材料的研究中一般都是先研究材料的各種屈服值。在不同物理條件下(如溫度、壓力、濕度、輻射、電磁場等),以應力、應變和時間的物理變數來定量描述材料的狀態的方程,叫作流變狀態方程或本構方程。材料的流變特性一般可用兩種方法來模擬,即力學模型和物理模型:

在簡單載入的情況(單軸壓縮或拉伸,單剪或純剪)下,應力應變特性可用力學流變模型描述。在評價蠕變或應力鬆弛試驗結果時,利用力學流變模型有助於了解材料的流變性能。這種模型已用了幾十年,它們比較簡單,可用來預測在任意應力歷史和溫度變化下的材料變形。

流變力學模型沒有考慮材料的內部物理特性,如分子運動、位錯運動、裂紋擴張等。當前對材料質量的要求越來越高,如高強度超韌性的金屬、高強度耐高溫的陶瓷、高強度聚合物等。對它們的研究就必須考慮材料的內部物理特性,因此發展了高溫蠕變理論。這個理論通過考慮了固體晶體內部和晶粒顆粒邊界存在的缺陷對材料流變性能的影響,表達出材料內部結構的物理常數,亦即材料的物理流變模型。

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