
【化】 tertiary creep; third stage of creep
三段蠕變(Three-stage creep)是材料在恒定應力和高溫條件下,隨時間呈現的三個典型變形階段的總稱。該現象常見于金屬、陶瓷及高分子材料的長期力學行為研究中,其英文定義為"time-dependent deformation under sustained load at elevated temperatures"(來源:ASM International《材料工程手冊》。
初始階段(瞬态蠕變)
應變速率逐漸下降,材料内部通過位錯滑移和晶格調整適應載荷。此階段持續時間較短,應變硬化占主導地位,符合Norton-Bailey蠕變定律中的指數衰減規律: $$ dot{varepsilon}_1 = Asigma^n e^{-Q/RT} $$ 其中A為材料常數,Q為激活能(來源:ScienceDirect《蠕變與疲勞手冊》。
穩态階段(準穩态蠕變)
應變速率保持恒定,位錯運動與回複過程達到動态平衡。此階段占據材料壽命的主要部分,常用于工程設計中的蠕變極限計算,典型持續時間公式為: $$ t_r = C(sigma)^{-m} $$ C為溫度相關常數,m為應力指數(來源:Springer《材料科學與工程基礎》。
加速階段(斷裂前蠕變)
應變速率急劇增大直至斷裂,由微觀空洞形成、晶界滑移和頸縮現象共同導緻。該階段受溫度敏感性顯著,符合Dorn方程描述的斷裂時間預測模型。
蠕變是指材料在恒定應力作用下,應變隨時間逐漸增大的現象。其過程通常分為三個階段,具體如下:
第一階段(減速蠕變)
材料初始變形速率較高,但隨時間逐漸降低。這主要是由于應變硬化效應導緻位錯運動受阻,變形阻力增加。該階段持續時間較短,常見于蠕變初期。
第二階段(穩态蠕變)
變形速率趨于恒定,應變硬化與動态回複(如位錯攀移)達到平衡。此階段是材料壽命評估的關鍵,持續時間最長,常見于中高溫環境。
第三階段(加速蠕變)
變形速率急劇增加,材料内部出現頸縮、裂紋等損傷,最終導緻斷裂。該階段通常與材料失效直接相關,時間較短。
如需更詳細機制或公式推導,可參考材料力學相關文獻或上述來源網頁。
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