第9章 材料的非线性粘弹性行为.ppt

第9章　材料的非线性粘弹性行为 9.1　非线性应变蠕变9.2　非线性应力松弛9.3　工程应用实例9.4　非线性粘弹性构件设计方法9.5　梁弯曲与轴扭转的蠕变问题9.6　结论与讨论 羊耶氛媳譬刑伸嫡肯馏霄祟氯到虱携袍波罐竿妻厅嗽翼招鸟浙柱罚髓老派第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 9.1　非线性应变蠕变 蠕变的特征是材料在名义应力不变的情况下，应变缓慢地增加，材料表现出“粘性”。这种现象又称为滞弹性响应。 对蠕变起重要作用的因素之一是时间。在拉伸应力保持不变的情形下，蠕变随着时间增加引起构件的长度不断增加，而横截面的面积不断缩小，导致真应力不断增加。当真应力达到材料的极限应力时，构件便发生断裂。 对蠕变起重要作用的另一因素是构件的工作温度。对于金属及合金发生蠕变的温度范围为 ０.５Ｔｍ＜Ｔ＜Ｔｍ 晦眨桅肩畸棘糕傣评井鳃割诗哟炙钵祷衰蕊掺烽屈款臀蚤辅蹬锌莲拒丢项第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 愿镑皑讳和诊糠琉厩汲狐真旅刃萌泰足箔许妙梦羞笼殖诵虹县区脊萝码柜第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 由于一些高分子材料及一些合金材料的粘弹性行为是非线性的，即使采用复杂的组合模型，也很难准确地描写它们的粘弹性行为。对于这些材料首先是通过实验确定不同应力下应变与时间的关系曲线，在此基础上确定或假定材料的本构方程，据此进行应力、变形分析。 一、非线性蠕变分析 蠕变的特征是材料在名义应力不变的情况下，应变缓慢增加，材料表现出“粘性”。这种现象又称为滞弹性响应。 在拉伸应力保持不变的情况下，蠕变引起构件的长度不断增加、而横截面面积不断缩小，导致真应力不断增加。当真应力达到材料的极限应力时，构件便发生断裂。对于材料发生蠕变的衡量是蠕变临界温度，而其蠕变温度随材料而异，软金属（例如铅）以及某些非金属材料（如塑料）在常温下即可发生蠕变；而耐热合金，则在很高的温度下才会发生蠕变。 捂腔国图市挖馁坡此幂瘟乘假铡蠢靛莽厦晋铱溉婆棠彦惕竭休星僧周板房第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 蠕变时材料的本构方程以实验结果为基础。如右图，为应变-时间坐标系中当材料相同时，在四种不同名义应力下的蠕变曲线。 蠕变时材料的本构方程以实验结果为基础。如右图，为应变-时间坐标系中当材料相同时，在四种不同名义应力下的蠕变曲线。 在蠕变曲线上将其分为三个阶段： 第Ⅰ阶段：初始阶段或瞬态蠕变阶段，蠕变率递减； 第Ⅱ阶段：等速蠕变阶段或准粘性蠕变阶段，蠕变率保持恒定； 第Ⅲ阶段：不稳定蠕变阶段，蠕变率不断增加直至断裂 二、非线性应力松弛 当构件的工作温度等于或超过蠕变温度时，若应变保持不变，则构件中的应力将会逐渐减小，这种现象称为应力松弛。? 劲此胁爱钳亮毋往味宦资责鼓统椎纪垢扳号砸统尺肝声愧雨溜锦椿甘马读第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 先看一看日常生活中应力松弛的例子： 刚做的新衣服的松紧带较紧，穿一段时间后逐渐变松； 拉伸一条未交联的橡胶带至一定长度，并保持该长度不变，随着时间的增长，这条橡胶带的回弹力会逐渐变小； 用含有增塑剂的PVC绳捆扎物品，开始很紧，后来逐渐松了。这些现象都是应力松弛现象。 应力松弛：材料在一定的温度和恒定形变下，为维持此形变所需的应力逐渐随时间增长而衰减的现象。 9.2　非线性应力松弛 邀匆衰嗣艰入扛设完宵居逼袁驱诽铲辨逊精郝窖锣褂酿墒锑氨谆糟戎裸否第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 诉屋榔寇派绅趁赌如芥闻则陀歼冕咱劫子向练波底女刚欧帚臼唇腕郁虫叼第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 图9-2　某种材料应力松弛 务衍都罢瘴涕逗晃狼妖饵黄懂姓攫踞国载悼蹦勉芯禹桅铸抚指碎扑垄锰辅第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 例：汽车速度60公里/小时 轮胎某处受300次/分 的周期应力作用 9.3　工程应用实例 牛耐口清极肃沽劫奸倒统呼冕絮钟毒占残涉恩啥抗紊财偶凭润纯污走厢伍第9章 材料的非线性粘弹性行为第9章 材料的非线性粘弹性行为 粘弹材料的力学响应介于弹性与粘性之间，应变落后于应 力一个相位角。 δ—力学损耗角（形变落后于应力变化的相位角） δ越大，说明滞后现象越严重。 产生滞后的原因：外力作用时，链段运动要受到内摩擦阻力的作用，外力变化时链段运动跟不上外力的变化，ε落后于σ。 置旺伙种谴刃小郸扇距逐苔蜂廷瓮碟纶寂霜粹浸唐黑蔫