Релаксация стресса

В материаловедении возникающую релаксация напряжений — это наблюдаемое уменьшение напряжения в ответ на деформацию, в конструкции. В первую очередь это связано с сохранением конструкции в напряженном состоянии в течение некоторого конечного интервала времени, что приводит к возникновению некоторой пластической деформации. Это не следует путать с ползучестью , которая представляет собой состояние постоянного напряжения с возрастающей степенью деформации.

Поскольку релаксация снимает состояние стресса, она также приводит к облегчению реакций оборудования. Таким образом, расслабление имееттот же эффект, что и холодная пружина, за исключением того, что он происходит в течение более длительного периода времени.Степень релаксации, которая имеет место, является функцией времени, температуры и уровня напряжения, поэтому фактическое влияние, которое она оказывает на систему, точно не известно, но может быть ограничено.

Релаксация напряжения описывает, как полимеры снимают напряжение при постоянной нагрузке. Поскольку полимеры вязкоупругие, они ведут себя нелинейным , негуковским образом. Эта нелинейность описывается как релаксацией напряжений, так и явлением, известным как ползучесть , которое описывает, как полимеры деформируются под постоянным напряжением. Экспериментально релаксация напряжения определяется экспериментами по ступенчатой ​​деформации, т.е. путем применения внезапной однократной деформации и измерения нарастания и последующей релаксации напряжения в материале (см. рисунок) в реологии растяжения или сдвига .

а) Приложенная ступенчатая деформация и б) наведенное напряжение как функции времени для вязкоупругого материала.

Вязкоупругие материалы обладают свойствами как вязких, так и эластичных материалов, и их можно моделировать путем комбинирования элементов, отражающих эти характеристики. Одна вязкоупругая модель, называемая моделью Максвелла, предсказывает поведение, аналогичное тому, как пружина (упругий элемент) находится последовательно с приборной панелью (вязкий элемент), тогда как модель Фойгта размещает эти элементы параллельно. Хотя модель Максвелла хорошо предсказывает релаксацию напряжений, она довольно плохо предсказывает ползучесть. С другой стороны, модель Фойгта хороша для прогнозирования ползучести, но довольно плоха для прогнозирования релаксации напряжений (см. вязкоупругость ).

Внеклеточный матрикс и большинство тканей расслабляют стресс, а кинетика релаксации стресса признана важным механическим сигналом, влияющим на миграцию, пролиферацию и дифференцировку внедренных клеток .

Расчеты релаксации напряжений могут различаться для разных материалов:

Обобщая, Обухов использует степенные зависимости:

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

где $\sigma _{0}$ — максимальное напряжение в момент снятия нагрузки ( t* ), а n — параметр материала.

Вегенер и др. используйте степенной ряд для описания релаксации напряжений в полиамидах:

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

Для моделирования релаксации напряжений в стеклянных материалах Dowvalter использует следующее:

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

Следующие нематериальные параметры влияют на релаксацию напряжений в полимерах :

• Величина первоначальной нагрузки
• Скорость загрузки
• Температура (изотермические и неизотермические условия)
• Загрузка носителя
• Трение и износ
• Длительное хранение

См. также

• Слизняк
• вязкоупругость
• Стандартная линейная твердотельная модель
• Материал для гамбургеров
• Материал Максвелла
• Материал Кельвина – Фойгта