Détente du stress - Stress relaxation

En science des matériaux , la relaxation des contraintes est la diminution observée de la contrainte en réponse à la contrainte générée dans la structure. Cela est principalement dû au fait de maintenir la structure dans un état tendu pendant un certain intervalle de temps fini et donc de provoquer une certaine déformation plastique. Cela ne doit pas être confondu avec le fluage , qui est un état de contrainte constant avec une quantité croissante de contrainte.

Puisque la relaxation soulage l'état de stress, elle a pour effet de soulager également les réactions de l'équipement. Ainsi, la relaxation a le même effet que le jaillissement à froid, sauf qu'elle se produit sur une période de temps plus longue. La quantité de relaxation qui a lieu est fonction du temps, de la température et du niveau de contrainte, ainsi l'effet réel qu'elle a sur le système n'est pas précisément connu, mais peut être limité.

La relaxation des contraintes décrit comment les polymères soulagent le stress sous une contrainte constante. Parce qu'ils sont viscoélastiques, les polymères se comportent de manière non linéaire et non hookée . Cette non-linéarité est décrite à la fois par la relaxation des contraintes et par un phénomène appelé fluage , qui décrit comment les polymères se déforment sous une contrainte constante.

a) La déformation appliquée et b) la contrainte induite en fonction du temps pour un matériau viscoélastique.

Les matériaux viscoélastiques ont les propriétés des matériaux visqueux et élastiques et peuvent être modélisés en combinant des éléments qui représentent ces caractéristiques. Un modèle viscoélastique, appelé le modèle Maxwell, prédit un comportement semblable à un ressort (élément élastique) en série avec un dashpot (élément visqueux), tandis que le modèle Voigt place ces éléments en parallèle. Bien que le modèle Maxwell soit bon pour prédire la relaxation des contraintes, il est assez médiocre pour prédire le fluage. D'autre part, le modèle Voigt est bon pour prédire le fluage, mais plutôt médiocre pour prédire la relaxation des contraintes (voir Viscoélasticité ).

Les calculs de relaxation des contraintes peuvent différer pour différents matériaux:

Pour généraliser, Obukhov utilise des dépendances d'alimentation:

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

où est la contrainte maximale au moment où le chargement a été supprimé (t *), et n est un paramètre de matériau. ${\ displaystyle \ sigma _ {0}}$

Vegener et coll. utiliser une série de puissance pour décrire la relaxation des contraintes dans les polyamides:

${\ displaystyle \ sigma (t) = \ sum _ {m, n} ^ {} {A_ {mn} [\ ln (1 + t)] ^ {m} (\ epsilon '_ {0}) ^ {n }}}$

Pour modéliser la relaxation des contraintes dans les matériaux en verre, Dowvalter utilise les éléments suivants:

${\ displaystyle \ sigma (t) = {\ frac {1} {b}} \ cdot \ log {\ frac {10 ^ {\ alpha} (t-t_ {n}) + 1} {10 ^ {\ alpha } (t-t_ {n}) - 1}}}$ où est une constante de matériau et b et dépendent des conditions de traitement. ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle t_ {n}}$

Les paramètres non matériels suivants affectent tous la relaxation des contraintes dans les polymères :

• Ampleur du chargement initial
• Vitesse de chargement
• Température (conditions isothermes vs non isothermes)
• Milieu de chargement
• Friction et usure
• Stockage à long terme

Voir également

• Se glisser
• Viscoélasticité
• Modèle solide linéaire standard
• Matériel de hamburgers
• Matériau Maxwell
• Matériau Kelvin – Voigt

Les références