
【化】 tertiary creep; third stage of creep
三段蠕变(Three-stage creep)是材料在恒定应力和高温条件下,随时间呈现的三个典型变形阶段的总称。该现象常见于金属、陶瓷及高分子材料的长期力学行为研究中,其英文定义为"time-dependent deformation under sustained load at elevated temperatures"(来源:ASM International《材料工程手册》。
初始阶段(瞬态蠕变)
应变速率逐渐下降,材料内部通过位错滑移和晶格调整适应载荷。此阶段持续时间较短,应变硬化占主导地位,符合Norton-Bailey蠕变定律中的指数衰减规律: $$ dot{varepsilon}_1 = Asigma^n e^{-Q/RT} $$ 其中A为材料常数,Q为激活能(来源:ScienceDirect《蠕变与疲劳手册》。
稳态阶段(准稳态蠕变)
应变速率保持恒定,位错运动与回复过程达到动态平衡。此阶段占据材料寿命的主要部分,常用于工程设计中的蠕变极限计算,典型持续时间公式为: $$ t_r = C(sigma)^{-m} $$ C为温度相关常数,m为应力指数(来源:Springer《材料科学与工程基础》。
加速阶段(断裂前蠕变)
应变速率急剧增大直至断裂,由微观空洞形成、晶界滑移和颈缩现象共同导致。该阶段受温度敏感性显著,符合Dorn方程描述的断裂时间预测模型。
蠕变是指材料在恒定应力作用下,应变随时间逐渐增大的现象。其过程通常分为三个阶段,具体如下:
第一阶段(减速蠕变)
材料初始变形速率较高,但随时间逐渐降低。这主要是由于应变硬化效应导致位错运动受阻,变形阻力增加。该阶段持续时间较短,常见于蠕变初期。
第二阶段(稳态蠕变)
变形速率趋于恒定,应变硬化与动态回复(如位错攀移)达到平衡。此阶段是材料寿命评估的关键,持续时间最长,常见于中高温环境。
第三阶段(加速蠕变)
变形速率急剧增加,材料内部出现颈缩、裂纹等损伤,最终导致断裂。该阶段通常与材料失效直接相关,时间较短。
如需更详细机制或公式推导,可参考材料力学相关文献或上述来源网页。
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