Снятие стресса

В материаловедении релаксация напряжений — это наблюдаемое уменьшение напряжения в ответ на деформацию, возникающую в конструкции. В первую очередь это связано с сохранением конструкции в напряженном состоянии в течение некоторого конечного интервала времени, что приводит к возникновению некоторой пластической деформации. Это не следует путать с ползучестью, которая представляет собой состояние постоянного напряжения с возрастающей степенью деформации.

Поскольку релаксация снимает состояние стресса, она также приводит к облегчению реакций оборудования. Таким образом, расслабление имеет
тот же эффект, что и холодная пружина, за исключением того, что он происходит в течение более длительного периода времени.
Степень релаксации зависит от времени, температуры и уровня напряжения, поэтому фактическое влияние, которое она оказывает на систему, точно не известно, но может быть ограничено.

Релаксация напряжения описывает, как полимеры снимают напряжение при постоянной деформации. Поскольку они вязкоупругие, полимеры ведут себя нелинейно, негуковски. Эта нелинейность описывается как релаксацией напряжения, так и явлением, известным как ползучесть, которое описывает, как полимеры деформируются при постоянной нагрузке. Экспериментально релаксация напряжения определяется экспериментами по ступенчатой ​​деформации, т. е. путем приложения внезапной однократной деформации и измерения нарастания и последующей релаксации напряжения в материале (см. рисунок) либо в реологии растяжения, либо в реологии сдвига.

Вязкоупругие материалы обладают свойствами как вязких, так и эластичных материалов и могут быть смоделированы путем объединения элементов, которые представляют эти характеристики. Одна вязкоупругая модель, называемая моделью Максвелла, предсказывает поведение, похожее на поведение пружины (упругого элемента), находящейся последовательно с демпфером (вязким элементом), в то время как модель Фойгта размещает эти элементы параллельно. Хотя модель Максвелла хороша для прогнозирования релаксации напряжений, она довольно плоха для прогнозирования ползучести. С другой стороны, модель Фойгта хороша для прогнозирования ползучести, но довольно плоха для прогнозирования релаксации напряжений (см. вязкоупругость).

Внеклеточный матрикс и большинство тканей обладают способностью расслабляться под действием напряжения, а кинетика релаксации напряжения признана важным механическим сигналом, влияющим на миграцию, пролиферацию и дифференциацию встроенных клеток.

Расчеты релаксации напряжений могут различаться для разных материалов:

Для обобщения Обухов использует степенные зависимости:

${\displaystyle \sigma (t)={\frac {\sigma _{0}}{1-[1-(t/t^{*})(1^{1-n})]}}}$

где ${\displaystyle \sigma _{0}}$ — максимальное напряжение в момент снятия нагрузки (t*), а n — материальный параметр.

Вегенер и др. используют степенной ряд для описания релаксации напряжений в полиамидах:

${\displaystyle \sigma (t)=\sum _{m,n}^{}{A_{mn}[\ln(1+t)]^{m}(\epsilon ‘_{0})^{n}}}$

Для моделирования релаксации напряжений в стеклянных материалах Даувалтер использует следующее:

${\displaystyle \sigma (t)={\frac {1}{b}}\cdot \log {\frac {10^{\alpha }(t-t_{n})+1}{10^{\alpha }(t-t_{n})-1}}}$
где ${\displaystyle \alpha }$ — константа материала, а b и ${\displaystyle t_{n}}$ зависят от условий обработки.

Следующие нематериальные параметры влияют на релаксацию напряжений в полимерах: