《无机材料物理性能》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 无机材料的受力形变 1.5 无机材料的高温蠕变

1.5无机材料的高温蠕变 1.5.1黏弹性与滞弹性 变形过程中，应力、应变随时间的 变化而变化 1.流变学基础 流变学是研究物体的流动和变形的一门科学。综合研 究物体的弹性形变、塑性形变以及粘性流动。 如：它是研究水泥砂浆和新拌混凝土的粘性、塑性、弹 性的演变和硬化，即，混凝土的徐变；and金属材料高温徐 变、应力松弛；高温玻璃液特性；and高聚合物加工成形等 都涉及到流动和变形

1.5.1 黏弹性与滞弹性 流变学 是研究物体的流动和变形的一门科学。综合研 究物体的弹性形变、塑性形变以及粘性流动。 如：它是研究水泥砂浆和新拌混凝土的粘性、塑性、弹 性的演变和硬化，即，混凝土的 ；and 金属材料高温徐 变、应力松弛；高温玻璃液特性；and 高聚合物加工成形等 都涉及到流动和变形。 1. 流变学基础 变形过程中，应力、应变随时间的 变化而变化 1.5 无机材料的高温蠕变

徐变，是物体在荷载作用下，随时间增长而增 加的变形，与荷载的大小关系不大。一般提到的徐 变都是指混凝土的徐变。 流变特性： 建立一个流变模型，在某一瞬间所表 现出应力与应变的定量关系

，是物体在荷载作用下，随时间增长而增 加的变形，与荷载的大小关系不大。一般提到的徐 变都是指混凝土的徐变。 流变特性： 建立一个流变模型，在某一瞬间所表 现出应力与应变的定量关系

要达到的目的，设计一个流变模型，用一些参数 把应力和应变的关系表示为流变方程式。 流变模型的作用： 用某些理想元件组成的模型，近似而定性的模拟 某些真实物体的力学结构，并利用作用力和变形的关系 导出物体流变方程

，设计一个流变模型，用一些参数 把应力和应变的关系表示为流变方程式。 流变模型的作用： 用某些理想元件组成的模型，近似而定性的模拟 某些真实物体的力学结构，并利用作用力和变形的关系 导出物体流变方程

(1)基本模型 虎克固体模型：一个完全弹性的弹簧，应力和应变服 从虎克定律。=GyG-剪切模量或o=Eε 牛顿液体模型：一个带孔活塞在装满粘性液体的圆柱 形容器内运动。液体服从牛顿液体定律。=Y或o=Eε y-速度梯度，相当于形变；η-粘度（粘性系数)

虎克固体模型：一个完全弹性的弹簧，应力和应变服 从虎克定律。 =G G-剪切模量 或= E  牛顿液体模型：一个带孔活塞在装满粘性液体的圆柱 形容器内运动。液体服从牛顿液体定律。=或 = E   -速度梯度，相当于形变； -粘度（粘性系数） （1） 基本模型

圣维南塑性固体模型：一个静置桌面上的重物， 与桌面间存在摩擦力，当作用力稍大于静摩擦力时，重 物即以匀速移动（应力不超过某一限定值以前，物体为 刚性，一旦超过限定值，则会迅速流动变形)。 =日t0-屈服应力

圣维南塑性固体模型：一个静置桌面上的重物， 与桌面间存在摩擦力，当作用力稍大于静摩擦力时，重 物即以匀速移动（应力不超过某一限定值以前，物体为 刚性，一旦超过限定值，则会迅速流动变形）。 =  t  t -屈服应力

带孔活塞 弹簧 粘性液体 摩擦力 dv/dy 騫 虎克模型 牛顿模型 圣维南模型 流动曲线

虎克模型 牛顿模型 圣维南模型 流动曲线 摩擦力 F 弹簧 P P P 带孔活塞 粘性液体 P    dv/dy  t  变 形

(2)组合模型 (实际粘性流动是多个模型的组合 体) 将基本模型元件串联或并联起来，进行各种串并联 组合，模拟各种物体的力学结构。常用的组合模型如下： 宾汉体 马克斯韦尔液体（液态粘弹性物体） 开尔文固体（固态粘弹性物体）

将基本模型元件串联或并联起来，进行各种串并联 组合，模拟各种物体的力学结构。常用的组合模型如下： （2） 组合模型 （实际粘性流动是多个模型的组合 体） 宾汉体 马克斯韦尔液体（液态粘弹性物体） 开尔文固体（固态粘弹性物体）

A.宾汉体 在承受较小外力时物体产生弹性形变，当外力超过屈服 应力日时，按牛顿液体的规律产生粘性流动。 流变方程：t-0,=ndv/dy或x-0=nY 硅藻土、瓷土、石墨、油漆、水泥等的悬胶具有宾汉体的流变特性

A. 宾汉体 流变方程：－ t =  dv/dy 或 －  t =   硅藻土、瓷土、石墨、油漆、水泥等的悬胶具有宾汉体的流变特性。 在承受较小外力时物体产生弹性形变，当外力超过屈服 应力 t时，按牛顿液体的规律产生粘性流动

实际泥料的流变特性不完全符合这种简单的组合。 如实际泥料没有明显的流动极限，即从弹性体过渡 到粘性体是连续的-准塑性体。 偏差使流动曲线变形，用下式修正。 t"=n dv/dy >1时粘度随应力增大而减小-结构粘性体； n<1时粘度随应力增大而增大-触绸性

实际泥料的流变特性不完全符合这种简单的组合。 如实际泥料没有明显的流动极限，即从弹性体过渡 到粘性体是连续的-准塑性体。 偏差使流动曲线变形，用下式修正。  n =  dv/dy n>1时粘度随应力增大而减小-结构粘性体； n<1时粘度随应力增大而增大-触绸性

B马克斯韦尔液体（液态粘弹性物体） 内部结构由弹性和粘性两种成分组成的聚集体。其中 弹性成分不成为骨架而埋在连续粘性成分中，在恒定应变 下，储存于弹性体中的势能会随时间逐渐消失于粘性体中， 表现为应力弛豫现象。 流变方程： y'= 式中，Y为速度梯度；'为剪切速度；为剪切应力；μ 老山！ 为液体刚性模量；1为粘性系数

B 马克斯韦尔液体（液态粘弹性物体） 内部结构由弹性和粘性两种成分组成的聚集体。其中 弹性成分不成为骨架而埋在连续粘性成分中，在恒定应变 下，储存于弹性体中的势能会随时间逐渐消失于粘性体中， 表现为应力弛豫现象。 流变方程： 式中，γ‘为速度梯度；τ’为剪切速度；τ为剪切应力；μ 为液体刚性模量；η为粘性系数