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徐变力学

研究材料徐变对结构或构件的强度、刚度和稳定性影响的一门力学学科。徐变又称蠕变,是指材料在常应力下应变随时间缓慢增长的一种复杂变形现象。许多材料,如混凝土,岩石、工程塑料和高温下工作的金属,都具有显著的徐变性质。图示常应力拉伸下材料的典型徐变曲线。材料的徐变不但会影响结构的刚度

研究材料徐变对结构或构件的强度、刚度和稳定性影响的一门力学学科。徐变又称蠕变,是指材料在常应力下应变随时间缓慢增长的一种复杂变形现象。

许多材料,如混凝土,岩石、工程塑料和高温下工作的金属,都具有显著的徐变性质。图示常应力拉伸下材料的典型徐变曲线。材料的徐变不但会影响结构的刚度,还可能改变结构的内力和应力的大小及分布规律。例如:当混凝土结构因强迫变形(变温、干缩或支座沉陷)而引起应力状态时,徐变将使结构的真实应力比按弹性体假设计算的结果显著减小;在预应力钢筋混凝土构件中,混凝土的徐变要引起构件预应力的损失。上述由于徐变而使内力和应力随时间减小的现象称为松驰。

徐变曲线

徐变力学与工程力学其他分支的主要区别是它的物理方程与时间有关,而且这种关系要反映应力历程对后继时刻的应变的影响。在徐变力学的发展过程中,曾提出过一些不同形式的物理方程,比较著名的有老化方程、流动方程、继效方程和强化方程等。这些方程中,应力与应变的关系可以是线性的或非线性的。试验指出,在平常温度和较低应力下,可以采用简单的线性物理方程,而在高温或高应力下,必须采用非线性的物理方程。

根据结构的工作条件和材料的力学性质,选择适当的物理方程,然后与平衡方程、几何方程及问题的边界条件和初始条件相结合,可以求解结构的位移、变形和应力,并进一步解决结构在徐变条件下的强度、刚度和稳定性问题。由于徐变物理方程的复杂性,求解徐变力学问题时常常要遇到数学上的困难,所以除了一些简单的问题外,大都采用近似法求解。最常用的近似方法有变分法、参照应力法和数值解法等。