
【化】 elastic lag
彈性滞後(Elastic Hysteresis)是材料力學中的重要概念,指材料在反複加載和卸載過程中,應力-應變曲線形成的閉合回線現象。該現象由材料内部分子摩擦或微觀結構重組引起,表現為機械能轉化為熱能并耗散。在國家标準《GB/T 228.1-2020 金屬材料 拉伸試驗 第1部分:室溫試驗方法》中,彈性滞後被定義為材料非完全彈性恢複的典型特征。
從能量角度分析,彈性滞後可用以下公式表達: $$ Delta W = oint sigma , dvarepsilon $$ 其中$Delta W$為單位體積内的能量損耗,$sigma$為應力,$varepsilon$為應變。研究表明,橡膠、高分子聚合物等粘彈性材料具有顯著的滞後效應,這種特性在減震器設計、輪胎制造等領域具有關鍵應用價值。
根據《材料科學基礎》(清華大學出版社)的論述,彈性滞後程度受溫度、加載速率和材料晶格缺陷密度三個主要因素影響。實驗數據顯示,天然橡膠在20°C條件下的滞後損耗角正切值(tanδ)可達0.3-0.5,顯著高于金屬材料的0.001-0.01範圍。
彈性滞後是材料在彈性變形過程中表現出的特殊現象,其核心特征是應變變化滞後于應力變化,具體解釋如下:
現象描述
在材料加載(受力)和卸載(去力)的正、反行程中,應力-應變曲線不重合,形成封閉的滞後環(彈性滞後環)。例如,卸載至零應力時,材料仍可能保留部分殘餘變形。
能量損耗
加載時材料吸收的變形功大于卸載時釋放的功,兩者差值稱為内耗,其大小通過滞後環的面積量化。
晶格缺陷移動
材料内部的位錯、點缺陷等在外力作用下發生位移,卸載後無法立即恢複原狀,導緻應變滞後。
分子鍊行為(高分子材料)
外力使分子鍊拉伸,卸載時分子鍊需時間回縮,形成延遲響應。
如需進一步了解具體材料案例(如金屬、岩石)或實驗測量方法,可參考相關文獻或教材。
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