蠕变速率

蠕变速率是指高温下材料发生蠕变变形时舆伸长量对时间的导数即为蠕变速率。蠕变由3个阶段组成：第一阶段是蠕变初始阶段；第二阶段是蠕变恒速阶段；第三阶段是蠕变加速阶段，已接近蠕变断裂。通常所指的蠕变速率是指第二阶段即恒速蠕变阶段的速率。如果能测得某一温度、某一应力水平下的螺变迚率，则可粗略计算构件的蠕变寿命。

蠕变速率（creep rate）

蠕变速率：蠕变试验中单位时间的蠕变变形。即给定时间内蠕变曲线的斜

率。2100433B

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。

根据蠕变实验可以得到不同温度和应力水平下的蠕变曲线，使用方程来描述这些曲线并不困难。但是蠕变物理机制复杂，导致蠕变变形的原因较多。蠕变应变量、蠕变应变速率、蠕变应力、变形时间以及环境温度之间关系复杂，建立一致的关系式不太容易。针对蠕变问题学者们大胆假设，使用较少的物理量来反应蠕变关系，得出相应的蠕变理论。比较经典的成果为：陈化理论、时间硬化理论、应变硬化理论、塑形滞后理论等。其中时间硬化理论主要思路是：材料进入硬化导致蠕变变形率下降的因素是时间，和蠕变应变没有关系。应变硬化理论指出：受时间控制的蠕变与塑性变形作用不一致，导致硬化的因素是蠕变阶段的应变量。

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。