В материаловедении релаксация напряжения — это наблюдаемое уменьшение напряжения в ответ на деформацию, возникающую в конструкции. Это происходит в первую очередь из-за поддержания конструкции в напряженном состоянии в течение некоторого конечного интервала времени, что приводит к возникновению некоторой пластической деформации. Это не следует путать с ползучестью , которая является постоянным состоянием напряжения с возрастающей деформацией.
Поскольку релаксация снимает состояние напряжения, она также снимает реакции оборудования. Таким образом, релаксация имеет тот же эффект, что и холодная пружина, за исключением того, что она происходит в течение более длительного периода времени. Количество релаксации, которое имеет место, является функцией времени, температуры и уровня напряжения, поэтому фактическое воздействие, которое она оказывает на систему, точно не известно, но может быть ограничено.
Релаксация напряжения описывает, как полимеры снимают напряжение при постоянной деформации. Поскольку они вязкоупругие, полимеры ведут себя нелинейно , негуковски . [1] Эта нелинейность описывается как релаксацией напряжения, так и явлением, известным как ползучесть , которое описывает, как полимеры деформируются при постоянной нагрузке. Экспериментально релаксация напряжения определяется экспериментами по ступенчатой деформации, т. е. путем приложения внезапной однократной деформации и измерения нарастания и последующей релаксации напряжения в материале (см. рисунок) либо в реологии растяжения, либо в реологии сдвига .
Вязкоупругие материалы обладают свойствами как вязких, так и эластичных материалов и могут быть смоделированы путем объединения элементов, которые представляют эти характеристики. Одна вязкоупругая модель, называемая моделью Максвелла, предсказывает поведение, похожее на поведение пружины (упругого элемента), находящейся последовательно с демпфером (вязким элементом), в то время как модель Фойгта размещает эти элементы параллельно. Хотя модель Максвелла хороша для прогнозирования релаксации напряжений, она довольно плоха для прогнозирования ползучести. С другой стороны, модель Фойгта хороша для прогнозирования ползучести, но довольно плоха для прогнозирования релаксации напряжений (см. вязкоупругость ).
Внеклеточный матрикс и большинство тканей расслабляются под действием напряжения, а кинетика релаксации напряжения была признана важным механическим сигналом, который влияет на миграцию, пролиферацию и дифференциацию встроенных клеток . [2]
Расчеты релаксации напряжений могут различаться для разных материалов:
Для обобщения Обухов использует степенные зависимости: [3]
где — максимальное напряжение в момент снятия нагрузки ( t* ), а n — параметр материала.
Вегенер и др. используют степенной ряд для описания релаксации напряжений в полиамидах: [3]
Для моделирования релаксации напряжений в стеклянных материалах Даувалтер использует следующее: [3]
где — константа материала, а b и зависят от условий обработки.
На релаксацию напряжений в полимерах влияют следующие нематериальные параметры : [3]
![{\displaystyle \sigma (t)={\frac {\sigma _{0}}{1-[1-(t/t^{*})(1^{1-n})]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/da33c715d0e417edc13ebcbba6b1473a40a9472b)
![{\displaystyle \сигма (t)=\сумма _{m,n}^{}{A_{mn}[\ln(1+t)]^{m}(\epsilon '_{0})^{n}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1d847e9c986a28c420f6b1f06792b86477a15534)
