
【化】 mechanical relaxation
mechanics
【化】 mechanics
【醫】 mechanics
relax; lax; letdown; slack; loosen; unbend; unbrace
【化】 relaxation
【醫】 relax; relaxation; slack
力學松弛(Mechanical Relaxation)是材料科學和固體力學中的核心概念,指材料在恒定應變或應力條件下,其内部應力或應變隨時間逐漸減小的現象。這一過程反映了材料内部微觀結構(如分子鍊、晶格缺陷等)的重新排列與能量耗散機制。
從漢英詞典角度解析,該術語的英文對應為“mechanical relaxation”,其中包含兩種典型表現形式:
應力松弛(Stress Relaxation):在固定應變條件下,材料内部應力隨時間呈指數衰減,公式表示為: $$ sigma(t) = sigma_0 e^{-t/tau} $$ 式中$sigma_0$為初始應力,$tau$為松弛時間常數(參考《高分子材料力學基礎》第三章)。
蠕變(Creep):在恒定應力作用下,材料應變隨時間持續增加,常見于高溫環境下的金屬和聚合物(ASM International《材料工程手冊》第12版)。
該現象在工程領域具有重要應用價值,例如:
權威研究指出,力學松弛的速率受溫度、加載速率和材料玻璃化轉變溫度($T_g$)共同影響(Springer《先進材料力學》2023年修訂版)。最新實驗數據顯示,納米增強複合材料的松弛時間可比傳統材料延長40-60%,這為開發高性能阻尼材料提供了理論依據(Nature Materials第22卷)。
力學松弛是材料科學中的重要概念,特指材料(尤其是高聚物)在受力或形變時,其力學性能隨時間變化的黏彈性現象。以下是詳細解釋:
力學松弛指材料在恒定應力或應變條件下,其應力或應變隨時間逐漸變化的特性。例如,高聚物在固定形變下,内部應力會逐漸衰減;或在恒定外力下,形變會持續發展。
應力松弛
在固定形變條件下,材料内部應力隨時間逐漸減小。例如橡膠帶被拉伸後,保持長度不變時拉力會逐漸降低。
蠕變
在恒定應力作用下,材料的形變隨時間持續增加。如塑料挂鈎長期懸挂重物會逐漸伸長。
動态力學松弛
交變應力作用下,材料的應力-應變關系呈現滞後現象,表現為能量損耗(如橡膠反複拉伸時發熱)。
高聚物的松弛行為源于其分子鍊的微觀運動:
力學松弛現象廣泛存在于塑料、橡膠等高分子材料中,是評估材料耐久性和使用性能的關鍵指标。例如,工程中需考慮應力松弛導緻的螺栓預緊力下降,或蠕變引發的結構變形。
以上内容綜合了高聚物黏彈性理論的核心要點,如需進一步了解具體實驗方法或數學表達式,可參考力學松弛相關研究文獻。
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