加,在这一点上没有充分反映出粘弹性特性,因为粘弹性特性反映的应变率应该是随时间而减弱的。这就是Maxwell模型的局限性所在。再看Maxwell模型的松弛特性:当应变保持为常值,随着时间的增加,粘性元件起作用。粘性元件逐渐伸长同时负荷逐渐降低,而弹簧则逐渐收缩,直至趋于完全恢复。应力以逐渐减小的比率降低而趋于零。由于Maxwell模型能描述松弛特性而不能确切的描述蠕变特性,所以Maxwell模型又叫做松弛模型。Kelvi
模型在施加恒定载荷时,因为起始加载时弹簧受到阻尼器限制,而后随阻尼器逐渐伸长,同时弹簧也逐渐拉伸,直到全部弹性应变完全发挥时停止。Kelvi
基本体模型在恒定应变的载荷条件下,粘性元件作用不再存在,形变为单
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纯弹簧状态下的应力响应,故不会有松弛。因此Kelvi
模型又称蠕变模型。Burgers模型(c),这种模型的连续变形是由瞬间弹性变形、延迟弹性变形和黏性流动变形组成
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即7
式中
为瞬时弹性模量
为延迟弹性模量
、
分别为黏性系数和延
迟黏性系数τ为延迟时间。
Kelvi
、22Kelvi
、Maxwell标准线性固体模型
图22Kelvi
、Maxwell标准线性固体模型图14(a)为Kelvi
标准线性固体模型,表示弹簧和Kelvi
模型串联的情况,力σ在串联的两个环节中是一样的。伸长ε则为二者之和弹簧中:Kelvi
模型中:对上式微分后带入各关系式:8图14(b)为Maxwell标准线性固体,表示弹簧和Maxwell基本体模型并联的情况。两环节的ε相同,而。Maxwell模型的伸长由弹簧K1和阻尼器通乘以K1
1后,整理,
η1共同构成。
得:
9
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23蠕变曲线特性
采用理论模型是为了把复合材界面蠕变用较直观的方法表示出来。由于界面材料包括胶粘剂及木材浅表层和碳纤维层,其中木材和胶粘剂均为典型的粘弹性材料,因此界面具有典型的高分子所具备的粘弹性。在一定的应力水平下,这两种基体物质都会有蠕变的特性,但其复合材料界面是否有这样的特性,在确定蠕变理论模型前,需要对试验曲线作简要分析。通过对复合材界面蠕变试验的时间曲线进行分析,得出界面蠕变曲线有以下4个特性:(1)当施加应力后,立刻产生瞬时的弹性应变,所以流变模型中应包括弹性元件。材料的弹性可用虎克体,即用一弹性元件(弹簧)来表示,其力学响应瞬间完成,本构关系即为虎克定律的表达式:τGγ。(2)试验中的蠕变曲线都反映出应变随时间增大而增大的趋势,因此流变模型中应包括粘性元件。材料的线性粘性可r