用不可逆热力学分析伴随内部结构变化的粘弹性体非线性蠕变行为

摘要

高温下的金属若受到一恒定轴向拉伸的作用,将产生蠕变,它是一个时间依存的增长过程.在本研究中,被称为结构参数的概念被首次引用来描述对Helmholtz自由能和发展方程的影响.我们在Biot用不可逆热力学的方法导出的线性发展方程的基础上,推导出了考虑结构变化的非线性发展方程.作为一个应用实例,这个方程被用来预测理想粘弹性固体棒的单轴蠕变行为.由于考虑应变引发的内部结构变化,开始时各向同性的金属棒在单轴蠕变过程中将逐渐变为面内同性.结果表明:当轴向应力低于某一个极限值时,蠕变将以递减的速率趋近于某一个常数;当轴向应力高于某一个极限值时,蠕变开始时将以递减的速率增加,随后,当蠕变量超过某一极限值后,蠕变率将以递增的速率进入加速段.