塑料材料蠕变
什么是塑料材料的蠕变?
塑料材料的蠕变有时称为冷流。
粘度
流体的粘度是其对剪切或拉伸应力逐渐变形的抵抗力的量度。粘弹性行为是材料在变形时表现出粘性和弹性特性的特性。塑料与其他材料的区别在于塑料表现出与时间相关的粘弹性行为。由于长期暴露于仍低于材料屈服强度或屈服点的高应力水平,材料可能会变形。材料的屈服强度或屈服点定义为材料开始永久变形时的应力。
变形
变形是指由于施加的力或温度的变化而引起的物体形状的任何变化。拉伸力可能是变形的主要原因之一。这些张力有时称为拉力、压缩力(推力),以及剪切、弯曲或扭转(扭曲)。变形通常被描述为“应变”。材料将在屈服点之前发生弹性变形。当施加的应力消除后,它会恢复到原来的形状。一旦超过屈服点,部分变形将是永久性的且不可逆的。
蠕变类型
有各种各样的蠕变。 Nabarro-Herring 蠕变是一种强烈依赖于温度的扩散蠕变形式。 Coble蠕变是扩散控制蠕变的第二种形式。它仍然依赖于温度,但不像 Nabarro-Herring 蠕变那么大。在铝、铅和锡系统以及一些陶瓷、冰和一些焊料中观察到 Harper-Dorn 蠕变。前两种蠕变依赖于晶粒尺寸,而Harper-Dorn蠕变依赖于位错运动。
蠕变阶段
蠕变是最常研究的长期性能测试之一。它不会突然发生,而是长期施加压力的结果。因此,它是一个时间相关的变形。蠕变分为三个阶段。在第一阶段,称为“初级蠕变”,应变率起初相对较高,但随着时间的推移而减慢。二次蠕变以相对均匀的速率发生,此时称为“蠕变应变率”。最后,三次蠕变以加速蠕变速率发生,并在材料断裂或破裂时结束。
变形率
材料的多种功能决定了蠕变引起的变形率。这些包括材料的特性、暴露时间、暴露温度和施加的结构载荷。事实上,根据施加的应力大小、施加时间的长短、温度和施加的结构载荷,变形可能会如此之大,以至于部件无法再在其设计的应用中发挥作用。
涡轮叶片
此应用程序是一个示例。蠕变可能非常大,随着时间的推移,叶片将与套管接触,导致叶片失效。然而,蠕变可能不会导致失效模式。它在混凝土中很受欢迎,因为它可以减轻可能导致开裂的拉应力。
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