拉伸蠕变

拉伸蠕变是一种高分子材料。

拉伸蠕变tensile }:eep具有毅弹性的高分子材料，在-定温度和较小恒定拉力作用下，材料的变形随时间的增长而逐渐变大的现象。蠕变是材料在弹性极限内受长期施加的应力作用而产生的永久形变、高弹形变和普弹形变的总和。

单向拉伸蠕变实验是蠕变计算的基础实验。施加载荷可分为恒应力和恒位移。恒应力实验可以测得蠕变曲线，恒位移载荷可以测定应力松弛曲线。以应变量为纵坐标，时间为横坐标记录实验数据可得出蠕变曲线。如图1所示，单轴拉伸的蠕变曲线可以分为三个阶段：

（1）第一阶段，初始蠕变阶段。位错微观结构不断扩展使应变速率不断降低。

（2）第二阶段，稳态蠕变阶段。变形与回复机制达到平衡，产生了稳定的应变速率。蠕变速率变为常数，最小蠕变速率出现在此阶段。

（3）第三阶段，加速蠕变阶段。有效横截面的降低促使应变速率持续增长，直到断裂失效。

载荷加载瞬间产生了一个弹性应变，随后经历上述的三个阶段。其中稳态蠕变阶段变形过程时间最长，占了整个蠕变寿命的大部分。科学研究也主要集中在第二阶段的蠕变行为。

岩石在地质条件下的蠕变可以产生相当大的变形而所需要的应力却不一定很大。蠕变随时间的延续大致分3个阶段：①初始蠕变或过渡蠕变，应变随时间延续而增加，但增加的速度逐渐减慢；②稳态蠕变或定常蠕变，应变随时间延续而匀速增加，这个阶段较长；③加速蠕变，应变随时间延续而加速增加,直达破裂点。应力越大，蠕变的总时间越短；应力越小，蠕变的总时间越长。但是每种材料都有一个最小应力值，应力低于该值时不论经历多长时间也不破裂，或者说蠕变时间无限长，这个应力值称为该材料的长期强度。岩石的长期强度约为其极限强度的2/3。

蠕变机制有扩散和滑移两种。在外力作用下，质点穿过晶体内部空穴扩散而产生的蠕变称为纳巴罗－赫林蠕变；质点沿晶体边界扩散而产生的蠕变称为柯勃尔蠕变。由晶内滑移或者由位错促进滑移引起的蠕变称为滑移蠕变，也称魏特曼蠕变。蠕变作用解释了岩石大变形在低应力下可以实现的原因。

蠕变在低温下也会发生，但只有达到一定的温度才能变得显著,称该温度为蠕变温度。对各种金属材料的蠕变温度约为0.3Tm，Tm为熔化温度，以热力学温度表示。通常碳素钢超过300-350℃，合金钢在400-450℃以上时才有蠕变行为，对于一些低熔点金属如铅、锡等，在室温下就会发生蠕变。