应力松弛 — CAE用语解说

正是这样。应力松弛是"保持变形量恒定，随着时间推移应力（反发力）逐渐降低"的现象。在橡胶O形圈和垫圈中，长期使用时会发生这种现象，导致接触压力下降，成为泄漏的原因。汽车发动机缸盖垫圈也会出现同样的问题。

两者都是粘弹性的时间依赖现象，但受控的量相反。蠕变是"恒定应力下变形增加"，应力松弛是"恒定变形下应力减少"。同一材料的粘弹性特性（Prony级数）可以描述两者，但试验方法和应用场景不同。螺栓轴力下降是应力松弛，高温管道变形增加是蠕变。

使用粘弹性材料模型（Prony级数）。输入松弛弹性模量G(t) = G∞ + ΣG_i·exp(-t/τ_i)，在位移约束状态下进行长时间瞬态分析。Abaqus可用VISCO选项，Ansys Mechanical可设置粘弹性材料。采用对数递增时间步长可以高效计算长时间的松弛行为。

应力松弛是时间依赖问题，需要用瞬态分析来求解。

会明显加速。橡胶材料可用WLF（Williams-Landel-Ferry）方程进行温度-时间换算。例如，在室温下需要10年发生的松弛，在80℃可能只需几天就完成。利用这个特性可以通过加速试验来评估长期耐久性。

蠕变和粘弹性是一枚硬币的两面。Prony级数是数值实现的关键。

如果没有从橡胶制造商获得Prony级数参数，需要对应力松弛试验数据进行曲线拟合自行识别。试验条件（温度、压缩率）与实际使用条件的匹配是精度的关键。