應力松弛

應力松弛

結構力學術語
在維持恒定變形的材料中,應力會随時間的增長而減小,這種現象為應力松弛,它可理解為一種廣義的蠕變。
    中文名:應力松弛 外文名: 适用領域: 所屬學科:結構力學 屬性:測定松弛模量的實驗基礎 曲線:應力松弛曲線

測試方法

測定應力松弛曲線是測定松弛模量的實驗基礎。高溫下的緊固零件,其内部的彈性預緊應力随時間衰減,會造成密封洩漏或松脫事故。松弛過程也會引起超靜定結構中内力随時間重新分布。用振動法消除殘餘應力就是設法加速松弛過程,以便消除材料微結構變形不協調引起的内應力。使流動的粘彈性流體速度梯度減小或突然降為零,流體中的應力逐漸降低或消失的過程也稱為應力松弛。

實驗研究

采用RLJW–2000岩石三軸流變伺服儀,在相同試驗條件下分别對幹燥與飽水狀态下的粉砂質泥岩進行室内三軸壓縮應力松弛試驗。依據試驗結果,分析了松弛穩定後水對岩石總應力松弛量、總應力松弛度、松弛穩定時間、平均應力松弛速率的影響作用,并且分析了松弛過程中随時間的增加水對岩石應力松弛量、應力松弛度、應力松弛速率影響作用的變化趨勢。

考慮粉砂質泥岩流變參數的損傷劣化效應,以Hooke-Kelvin模型為基礎,引入損傷變量對模型進行改進,建立了岩石的非線性應力松弛損傷模型。應用Levenberg-Marquardt算法,辨識得出幹燥與飽水岩石的應力松弛損傷模型參數。基于辨識結果,研究了水對岩石非線性應力松弛損傷模型參數的影響作用。

研究結果表明:

1、由于水的影響作用,松弛穩定後粉砂質泥岩的總應力松弛量減少、總應力松弛度增大、松弛達到穩定的時間增長;松弛過程中,随時間的增加,水對粉砂質泥岩應力松弛量與應力松弛度的影響作用減弱。

2、由于水的影響作用,粉砂質泥岩的平均應力松弛速率減小,各時刻岩石的應力松弛速率降低;松弛過程中,随時間的增加,水對粉砂質泥岩應力松弛速率衰減的影響作用增強。

3、粉砂質泥岩應力松弛過程中,水對岩石的黏性力學特性影響作用較大,而對岩石的瞬時彈性和黏彈性力學特性影響作用相對較小。

4、粉砂質泥岩的應力松弛損傷受應變水平、時間以及水3種因素的共同影響,而非線性應力松弛損傷模型可以有效地反映3種因素對岩石應力松弛參數的綜合損傷弱化作用。

5、水對粉砂質泥岩應力松弛特性的影響作用是極其顯著的,水極大地增強了岩石的時效特征,改變了粉砂質泥岩的應力松弛特性。因此,在重大工程設計和施工中,不能忽視水對岩石應力松弛特性的影響作用。

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