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2026-05-28

与时间相关的效应

徐变与松弛

徐变与松弛在物理上密切相关,几乎出现在所有材料中,如金属、混凝土、塑料和木材。两者都会导致初始状态(应力 \(\sigma\) 和应变 \(\varepsilon\))在外部条件不变的情况下,根据系统和荷载的不同,随时间的推移不断变化。为了在时变分析中考虑这些影响,必须通过 流变模型 来考虑粘弹性效应。

徐变

当构件受到恒定荷载(应力 \(\sigma = \text{恒定}\))的长期作用时,除了即时的弹性变形外,还会产生随时间变化的附加徐变应变 \(\varepsilon(t)\)。这主要与混凝土和木结构构件相关。

松弛

当构件被拉伸到一定长度(应变 \(\varepsilon = \text{恒定}\))并固定在该位置时,材料内部结构的变化会导致所施加的应力 \(\sigma(t)\) 随时间而下降。这种行为主要与预应力构件相关,例如预应力钢筋、预应力螺栓、索和膜结构。

收缩

由混凝土和木材等特定材料制成的构件会随时间产生体积收缩。其原因是向周围环境释放水分以及通过化学反应和硬化过程中的结构转变导致的体积减小。计算方法是通过施加随时间变化的收缩应变。根据外部条件的不同,收缩会在收缩应变受到约束时产生约束应力,或在自由状态下产生自由应变。

老化

另一个随时间变化的效应是老化,它涵盖了材料特性随时间的变化。这尤其涉及弹性模量和强度。以混凝土为例,由于持续硬化,上述数值随时间的增长值得关注。另一个例子是塑料由于降解和分解而产生的脆化和强度损失。

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