黏弹性材料的蠕变性质及蠕变柔量介绍

蠕变是在恒应力作用下，应变随时间而逐渐增加的现象（参考图7-1所示的蠕变曲线）。

为了描述黏弹性材料的蠕变性质，在此引入蠕变柔量。为此，将线性黏弹性材料在恒应力σ（t）=σ0H（t）作用下随时间而变化的应变响应表示为

式中：J（t）称为蠕变柔量，是时间t的增函数，它表示在恒应力作用下，每单位应力所产生的应变。

H（t）为单位阶跃函数，即

高聚物的蠕变柔量通常可表示为(www.xing528.com)

式中：J0称为瞬时弹性柔量，是与瞬时弹性响应相对应的柔量，J0，其中J∞为平衡态柔量，是应力σ0作用非常长的时间以后，应变趋于平衡态时的柔量；ψ（t）称为蠕变函数，表征高分子材料蠕变行为的时间依赖性；η为高分子材料的黏度。

式（9-3）右端第三项t/η对应于线性非晶态高分子材料的黏性流动。理想交联高分子材料没有黏性流动，其蠕变柔量仅有前两项。

图9-6所示为在恒应力σ0作用下，理想的非晶态高分子材料在一定温度范围内的蠕变柔量随时间变化的情况。由图9-6可知，短时间观察到的是玻璃态固体的蠕变柔量，它几乎不随时间变化而变化，其值约为10-9 m2/N。长时间观察到的是高弹态固体的蠕变柔量，它也几乎不随时间变化而变化，其值接近10-5 m2/N。而在玻璃态和高弹态之间，蠕变柔量介于10-9～10-5 m2/N之间，随时间增加而剧烈变化。

图9-6　蠕变柔量与时间的关系［3］