应力松弛规范比较
第六节-蠕变及应力松弛试验
和应力松弛就愈明显
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高分子材料分析与性能测试
第八节 疲劳试验
• 一块塑料片或细铁丝经过多次的弯折后会折断，这就 是材料的疲劳过程。
• 所有材料无论是合成的还是天然的都会受到疲劳现象 的影响。
• 80 ％～90 ％的设备使用损坏都是由疲劳引起的。
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高分子材料分析与性能测试
一、概念
• 疲劳试验分为拉压、弯曲、扭转、冲击、组合应力 等试验方法 。
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高分子材料分析与性能测试
杠杆式拉伸应力松弛仪
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高分子材料分析与性能测试
工作原理
• 平衡重锤 1 的重量和位置是固定的，由可移动重锤 2 的 位置来调节，通过载荷杆 4 加在试样上的负荷。
• 在初始时间 t0 时，快速施加一负荷，即可移动重锤 2 达 某一位置，使试样产生一定的形变和初始的应力，且使 杠杆支点“ o ”两边的力矩相平衡，此时触点开关 3 为 开启状态。
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高分子材料分析与性能测试
• 变形测量系统：在加载后，能随着加载时间的增加而 自动连续地侧定试样的形变。精度一般要求达到测定 形变的士 1 ％。
• 加热系统：温度和湿度的控制装置，采用恒温恒湿箱。 能自动连续地记录箱内温度和湿度的装置。
• 夹具：要求保证加载轴线与试样纵向轴线相重合，升 高载荷时，试样和夹具不允许有任何位移。
• 测试标准 GB 11546－1989
• 1．试验设备试验
• 加载荷系统：恒载荷和变载荷装置
• 形变小的材料，采用恒载荷装置；
• 形变较大的材料，由于试样的横截 面积变化较大，因此其应力变化也 大，为了保持其应力恒定，应采用 变载荷的加载装置。
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高分子材料分析与性能测试
蠕变、应力松弛、滞后和内耗讲解
b.温度：当不变的情况下,T很高滞后几乎不出现,温 度很低,也无滞后.在Tg附近的温度下，链段既可运动 又不太容易，此刻滞后现象严重。
c. : 外力作用频率低时,链段的运动跟的上外力 的 变化,滞后现象很小.
外力作用频率不太高时,链段可以运动,但是跟不上外 力的变化,表现出明显的滞后现象. 外力作用频率很高时,链段根本来不及运动,聚合 物好像一块刚性的材料,滞后很小
蠕变、应力松弛、滞后和内耗
弹
– 由于物体的弹性作用使之射出去。
弹簧 – 利用材料的弹性作用制得的零件，在外力 作用下能发生形变（伸长、缩短、弯曲、扭转 等），除去外力后又恢复原状。
粘
– 同黏：象糨糊或胶水等所具有的、能使 一个物质附着在另一个物体上的性质。
理想弹性固体
受到外力作用形变很小，符合胡克定律 ＝E
图3 理想粘性流动蠕变
当聚合物受力时，以上三种形变同时发生聚合 物的总形变方程:
1
2 + 3
1
t1 t2
2 3
t
( t ) 1 2 3 -t
(1 e ) t E1 E2 3
•加力瞬间，键长、键角立即产生形变，形变直线 上升 •通过链段运动，构象变化，使形变增大 •分子链之间发生质心位移
一般认为，在小变形下，或低变形速率下，
高分子材料主要表现线性粘弹性
力学松弛或粘弹现象
聚合物的力学性质随时间变化的现象，叫力学松弛或 粘弹现象。
蠕变:固定和T, 随t增加而逐渐 增大
静态的粘弹性 （粘弹性） 力学松弛 动态粘弹性
(交变应力或 应变)
(恒定应力或应变)
奥氏体不锈钢应力松弛开裂敏感性的比较
2022年9月，韩国大田电力公司的HAN-SANG LEE与BUM-SHIN KIM和韩国忠南大学的Sun Ig Hong在《Welding Journal》上发表了《Comparison of Stress Relaxation Cracking Susceptibility of Austenitic Stainless Steels》一文，项目由韩国电力公司支持。
燃煤发电厂的焊接接头通常由347H不锈钢制成。
然而，已知这种合金因应力松弛开裂而失效。
因此，需要定量评估方法作为筛选措施。
文中通过Gleeble®热机械模拟器，用于347H和Super 304H合金热影响区（HAZ）模拟和应力松弛试验。
并通过试验分析说明应力松弛裂纹的敏感性可以根据材料和应变定量来确定。
在600°C（1112°F）蒸汽温度下运行的超临界锅炉的高温部分通常由奥氏体不锈钢制成，如347H、Super 304H或HR3C。
然而，有许多报告表明，当基材为347H时，在相对较短的运行时间（即一至两年）后，热影响区（HAZ）和弯管就会发生损坏。
相关报道已经报道了与347H制成的弯管和HAZ中的应力松弛开裂相关的类似损伤案例。
目前提出的解释涉及应变诱导沉淀硬化现象，其中细沉淀物在晶粒中形成并随后硬化。
特别是，由于快速扩散速度，在晶界处形成了粗碳化物。
因此，这导致变形以及集中在晶界处的裂纹的形成，当不锈钢在冷加工和焊接引起的变形之后暴露于高温时，裂纹开始扩展。
并且这种开裂现象并非焊接区独有。
它也已知发生在弯曲的管中。
美国机械工程师协会（ASME）锅炉和压力容器标准建议，如果在弯曲过程中变形超过10-20%，则对奥氏体管进行固溶热处理。
美国电力研究所（EPRI）建议采用更保守的热处理方法，考虑到应变诱发沉淀硬化，EPRI指出，当变形量超过5%时，应进行热处理。
测量应力松弛裂纹敏感性的方法可分为两类，一类方法是通过分析焊接过程中施加的自约束来评估抗裂性，这些方法仅识别裂缝的发生，不提供定量结果。
应力松弛
優肯科技股份有限公司 1 門尼應力鬆弛曲線：
A. 門尼應力鬆弛之功用：
傳統之門尼粘度儀只提供門尼粘度值供加工之參考，但以現階段之加工要求這是不夠的，因為門尼粘度只是加熱之後橡膠的流動性，但是外力消失後之回復速度並無法得知，唯有透過應力鬆弛曲線才得以更精確的控制加工物之尺寸。
經由實驗證明有很多的合成物門尼粘度值一樣，但是加工之後尺寸仍不易控制，究其原因就是因為應力鬆弛之不同造成。
B. 門尼應力鬆弛之定義有二種：
1. 在門尼測試測量之後於同一試片上進行的測試，是於測試完成轉子快速停止轉動後（0.1秒）
一設定時間內之門尼粘度輸出值之幕定律衰減。
2. 同上於轉子快速停止轉動後30秒時所保持之門尼扭矩的百分讀數。
其中提供的數據名詞解釋如下：
a ：應力鬆弛斜率
A ：應力鬆弛測試開始之時間（t0）至結束之時間（tf ）內鬆弛曲線之投影面積。
k ：為1s 時之扭力值。
0 1 2 3 4 5 6 7
100
90
80
70
60
50
40 30 20 10 0 A。
正常与病态股骨头应力松弛特性的对比分析
通信作者W XY 6@正常与病态股骨头应力松弛特性的对比分析王溪原1,张远石1,苑福生1,孟庆阳2,马洪顺3(1.中国医科大学附属第四医院骨科,沈阳110032;2.吉林大学第二医院,长春130042;3.吉林大学南岭校区工程力学系,长春130022)摘要:比较正常股骨头和股骨头坏死后股骨头应力松弛性质,为人工关节研究和髋关节置换术提供应力松弛参数。
在日本岛津电子万能试验机上对正常与病态股骨头各8个试样进行应力松弛实验。
模拟人体温在36.5的温度场下进行实验,以5%s 的应变增加速度对标本施加应变,设定时间为7200s,采集100个实验数据。
采用三参数模型计算应力松弛方程。
观察应力松弛曲线和7200s 应力松弛量。
股骨头在最初600s 变化较快,之后应力缓慢下降,正常组7200s 应力松弛量为0.31MPa,病态组7200s 应力松弛量为0.22M Pa,病态组7200s 应力松弛量显著低于正常组(P <0.05)。
股骨头坏死后打乱了松质骨头骨小梁的正常排列,骨量丢失,从而对应力松弛特性造成影响。
应力松弛数据可以定量地说明坏死股骨头应力松弛特性差。
关键词:正常;病态;股骨头;应力松弛;对比分析中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:1672-6278(2011)01-0049-04Stress Relaxation Equation of Normal andPathological Femoral Head Cancellous BoneWA NG Xiyuan 1,ZHANG Yuanshi 1,Y UAN Fusheng 1,MENG Qing yang 2,MA Hongshun3(1.F o urth A ff iliate d Ho s pital o f China Medical U nive rsity,Department o f Ortho paedics,Changchun 130036,China ;2.The s eco nd ho s pital o f Jilin U niv ersity,Changchun 130042;3.Nanlin g Cam pus o f Jilin U niv ersity,De partmen t o f Engineering Mechanics,Cha n gchun 130022)Abstr act:To compare the nature of stress relaxation of normal femoral head and necrosis femoral head to provide the s tress relaxatio n parameter for the artificial join t research and the hip replacement.The stress relaxation experiment was carried o n the Dao jin electron universal testing machi nes o f Japan with respecticrely 8speci mens o f normal femoral head and necrosis femoral head.The experiment was carried o n in 36.5si mulating human body temperature,5%s strain rate o f increased w as impo sed on the specimen strain,the hypothesis ti me as 7200s,100empirical data w ere gathed.Three parameter model co mputatio n stress relaxation equation was used.The stress relaxatio n curve and stress relaxatio n quantity at 7200s were observed.The stock bone had rapid changes during the first 600s,afterwards the stress decreased slo wly,the stress relaxation quan tity of the normal g roup at 7200s was 0.31MPa,the stress relaxation quanti ty o f the mo rbid state g roup at 7200s was 0.22MPa,the stress relaxation quantity of the morbid state group at 7200s w as o bviously lo wer than the normal group (P <0.05).A fter stock bone necrosis disrupted the normal arrangement of trabecular bone,the bone quantity los t,thus had the influence o n the counter stress relaxatio n characteristic.The stress relaxatio n data may pro ves that s tress relaxation characteristic o f necrosis stock bone is bad.Key wor ds:Normal;Morbid state;Stock bone;Stress relaxati on;Contrast analy sis生物医学工程研究J ou rn al o f Bio m edical En gin eerin g Research2011,30(1):49~52E mail:1引言无菌性股骨头坏死,又称股骨头缺血性坏死,为常见的骨关节病之一。
蠕变、应力松弛、滞后和内耗讲解
Cross-linking
polymer
0et
Linear polymer
t
图8 应力松弛曲蠕线变、应力松弛、滞后和内耗讲解
3. 应力松弛与温度的关系
0
玻璃态
高弹态
粘流态 t
图9 不同温度下的应力松弛曲线
如果T很高(>>Tg),链运动摩擦阻力很小,应力很快松 弛掉了,所以观察不到。如常温下的橡胶 如果T很低(《 Tg),内摩擦阻力很大,链段运动能力差, 应力松弛慢,也观察不到。如常温下的塑料 只有在Tg温度附近的几十度的范围内应力松弛现象 比较明显。(链由蜷曲变为伸展,以消耗外力)
高弹态 1+2
粘流态 1+2+3 存在永久形ε变 线性非晶
理想粘性体
②理想交联聚合物(不存在粘流态)
高聚物
理想弹性体
形变: 1+2
交联高聚物
t
蠕变、应力松弛、滞后和内耗讲解
二、应力松弛
1.定义:
在恒定的温度和形变不变的情况下,聚合物内部 应力随着时间的增长而逐渐衰减的现象。如钟表的 发条、松紧带、捆扎物体的软PVC丝。
＝90 度，一般的粘弹性材料介于两者之间 0 90 0
③研究力学内耗有重要的实际意义。例如，对于在交变应力作 用下进行工作的轮胎和传动带等橡胶制品来说，希望内耗越小 越好，这样可以延长使用寿命。而用作防震和隔音材料时，则 希望内耗大一些，这样吸收的能量可以多一些，防震或隔音效 果就更好。
蠕变、应力松弛、滞后和内耗讲解
t0sint
对 弹 性 材 料 ： （ t ） 0sinw t形 变 与 时 间 t无 关 ， 与 应 力 同 相 位 对 牛 顿 粘 性 材 料 ： （ t ） 0sin (w t 2)应 变 落 后 于 应 力 2
混凝土应力松弛特性评价标准
混凝土应力松弛特性评价标准一、前言混凝土应力松弛特性评价标准是为了保证混凝土结构的安全性，提高混凝土结构的使用寿命而制定的。
混凝土在长期荷载作用下，会发生应力松弛现象，这会导致混凝土结构的变形和破坏。
因此，建立科学的混凝土应力松弛特性评价标准对于混凝土结构的设计、施工和维护具有重要的意义。
二、混凝土应力松弛特性混凝土应力松弛是指在一定应力水平下，混凝土在一段时间内发生的变形。
混凝土的应力松弛特性是指混凝土在一段时间内的变形与时间的关系。
混凝土的应力松弛特性是由混凝土的材料性能、荷载类型、荷载水平和环境条件等因素综合作用的结果。
混凝土应力松弛特性的主要特点有：1.混凝土应力松弛变形是非弹性的，即应力松弛变形不可恢复。
2.混凝土应力松弛变形是随时间而变化的，即应力松弛变形随时间而增加。
3.混凝土应力松弛变形与荷载水平有关，即荷载水平越高，应力松弛变形越大。
4.混凝土应力松弛变形与环境条件有关，即环境温度越高，湿度越大，应力松弛变形越大。
三、混凝土应力松弛特性评价指标混凝土应力松弛特性评价指标包括应力松弛应变曲线、应力松弛系数、应力松弛时间等。
1.应力松弛应变曲线应力松弛应变曲线是指在一定时间内混凝土应力松弛变形与荷载时间的关系曲线。
应力松弛应变曲线的形态特征是初始应变较大，随时间增加应变逐渐减小，曲线呈现为弧形下降趋势。
2.应力松弛系数应力松弛系数是指在一定应力水平下，混凝土在单位时间内应力松弛所引起的应变。
应力松弛系数的大小反映了混凝土的应力松弛程度，即应力松弛系数越大，混凝土的应力松弛程度越大。
3.应力松弛时间应力松弛时间是指混凝土在一定应力水平下，达到规定的应力松弛值所需要的时间。
应力松弛时间的长短反映了混凝土的应力松弛速度，即应力松弛时间越长，混凝土的应力松弛速度越慢。
四、混凝土应力松弛特性评价标准混凝土应力松弛特性评价标准包括应力松弛应变曲线、应力松弛系数、应力松弛时间等指标。
评价标准应根据混凝土的使用环境和用途制定，以保证混凝土结构的安全性和使用寿命。
混凝土应力松弛检测技术规程
混凝土应力松弛检测技术规程一、前言混凝土应力松弛检测技术是一种重要的非破坏检测技术，可用于评估混凝土结构的强度和稳定性。
本技术规程旨在提供一套全面的具体的详细的技术规程，以便工程师、技术人员和相关人员正确地进行混凝土应力松弛检测。
二、技术原理混凝土应力松弛是指在加载后，混凝土内部应力会随着时间的推移而逐渐减小的现象。
这种现象是由于混凝土内部的微观结构发生了变化，导致其力学性能发生了变化。
混凝土应力松弛检测技术利用应变计和时间记录器来监测混凝土的应力松弛过程，从而评估混凝土的强度和稳定性。
三、设备和材料1. 应变计：应变计是混凝土应力松弛检测的核心设备，可以用来测量混凝土内部的应变变化。
应变计应具有高精度、高灵敏度和高稳定性。
2. 时间记录器：时间记录器用于记录混凝土应力松弛的时间和应变变化，可以采用数字式或模拟式。
3. 数据处理软件：用于分析和处理检测数据，提取混凝土的应力松弛特征。
4. 混凝土样品：应制备符合标准要求的混凝土样品。
5. 其他辅助设备：包括电缆、电源、夹具等。
四、检测步骤1. 样品制备：制备符合标准要求的混凝土样品，应注意保持样品的一致性和均匀性，以保证检测结果的准确性。
2. 应变计安装：将应变计安装在混凝土样品上，并连接到时间记录器上。
3. 荷载加载：对混凝土样品施加标准荷载，可以采用静载荷或动载荷。
4. 记录数据：记录混凝土内部应变随时间的变化，应注意时间间隔和采样频率，以充分反映混凝土应力松弛的过程。
5. 数据处理：通过数据处理软件，提取混凝土的应力松弛特征，包括应力松弛曲线、弹性模量、极限强度等。
6. 结果分析：根据检测结果，评估混凝土的强度和稳定性，为工程设计提供参考依据。
五、注意事项1. 混凝土样品制备应符合标准要求，保证样品的一致性和均匀性。
2. 应变计和时间记录器应具有高精度、高灵敏度和高稳定性。
3. 荷载加载应符合标准要求，以保证检测结果的准确性。
4. 数据采样频率应足够高，以充分反映混凝土应力松弛的过程。
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600-800℃±4℃
800-1000℃±5℃
试验机周围环境
/
温度波动不超过±3℃
测量原始横截面积
/
准确至±0.1%或±0.01mm且测量期间温度变化不超过±2℃
增加弹性模量的测定
/
增加温室弹性模量的测定。弹性模量的测量值应在预期值的±10%范围内
结果数值的修约
/
规定温度修约至1℃
直径修约至ห้องสมุดไป่ตู้.01mm
长径比修约至1位小数
初始、剩余应力修约至3位有效数字
时间修约至3位有效数字
将试样加热到规定温度，在此温度下，保持恒定的拉伸应变，测定试样的剩余应力值。整个试样过程可以连续，也可以不连续。
术语与符号
增加的类别
/
连续试验和不连续试样以及“试验中断”重新开始的要求及步骤
试验机要求
同轴度不大于10%
加热装置温度要求
温度范围温度偏差
＜900℃±3℃
900-1000℃±4℃
温度范围温度偏差
修改范围
旧规范
新规范
规范名称
金属应力松弛试验方法
金属材料拉伸应力松弛试验方法
规范引用文件
GB10623-89、
JJ G141-83、JJ G351-84
GB10623-89、GB/T228.1、GB/T2039、GB/T12160、GB/T16825.1
原理
在规定温度下，对试样施加试验力，保持初始应变、变形或位移恒定，测定应力随时间变化关系