蠕变

概念定义

蠕变（creep）是固体材料在应力保持不变时，应变随着受力时间延长而增加的现象。材料持续承受机械力后，其尺寸可能逐渐发生变化，因此蠕变属于与时间有关的变形行为。描述这一现象时，除了材料当下承受的应力和产生的变形，还必须考虑机械力持续作用的时间。

工作原理

在恒定应力作用下，材料的应变并非一定保持不变，而可能继续随时间累积。蠕变发生后，材料在某一瞬间的应力状态通常不仅与该瞬间的变形有关，也与此前经历的变形过程有关。这种历史相关性使蠕变区别于只关注某个瞬间应力与应变关系的变形描述。

蠕变与一般塑性变形的发生条件并不相同。塑性变形通常在应力超过弹性极限后出现；蠕变则可能在应力低于弹性极限时发生，前提是应力作用时间足够长。因此，单凭载荷是否低于弹性极限，不能排除材料在长期受力过程中出现尺寸变化。

技术构成与观察要素

蠕变现象可由三个相互关联的要素描述：材料所承受的应力、随之产生的应变或尺寸变化，以及应力持续作用的时间。其基本观察条件是保持应力不变，并记录应变随时间的变化。金属、塑料、岩石和冰等多种材料在一定条件下都可表现出蠕变性质。

相关现象

应力松弛与蠕变密切相关。在材料变形保持恒定的条件下，应力会随着时间增长而减小，这种现象称为应力松弛，也可理解为一种广义的蠕变。两者的观察条件不同：蠕变关注恒定应力下应变如何随时间增加，应力松弛则关注恒定变形下应力如何随时间减小。

应用场景

许多工程问题涉及蠕变，尤其是材料需要持续承受机械力的情况。相关分析关注长期受力过程中尺寸和应变是否随时间改变，以及材料此前的变形过程如何影响其当下状态。对于长期维持固定变形的材料，应力随时间减小的应力松弛现象同样属于需要考虑的时间相关行为。