理想的彈性體其彈性變形速度是很快的，相當於聲音在彈性體中的傳播速度。因此，在載入時可認為變形立即達到應力一應變曲線上的相應值，卸載時也立即恢復原狀，也就是說應變與應力始終保持同步。但是在實際中，材料有應變落後於應力的現象，這種現象稱為滯彈性，它表征材料的形變在應力移去後能夠恢復但不是立即恢復的能力。在許多情況下，如在玻璃轉變點附近的玻璃體及高溫下的多晶體材料，其彈性模量不再為常數，而是表現為與時間有關的彈性行為，即滯彈性。
基本介紹
- 中文名：滯彈性
- 外文名：anelasticity
- 本質：彈性模量不為常數
- 對比：彈性
- 套用舉例：多晶材料、玻璃
- 套用學科 ：物理
定義,非彈性行為,滯彈性變形,套用舉例,
定義
滯彈性是相對於彈性現象而言的，如果受載物體上的應力與應變同步，兩者據有單值函式關係且服從胡克定律，這樣的物體稱為理想線彈性體。滯彈性體的彈性模量不再為常數，彈性模量分為動彈性模量和靜彈性模量兩部分，把這兩者的相對差值（△E/E）稱為模量虧損。由於滯彈性的存在，會產生內耗（在機械振動過程中由於滯彈性造成的震動能量的損耗，機械能散發為熱能的現象。）滯彈性很大的金屬材料是極少數，多數材料的滯彈性很小。
非彈性行為
彈性範圍內的非彈性行為
1、理想彈性體與實際彈性體
嚴格符合胡克定律的材料稱為理想彈性體，理想彈性體要求材料必須同時滿足以下幾條標準：
①線性：應力與應變之間滿足嚴格的線性關係。
②瞬時性：應力與應變之間無相位差，即變形過程不出現應變滯後於應力的現象。
③唯一性(或單值性)：應力與應變之間為單值關係。
然而實際材料由於應力幅值、載入速率或頻率及材料內部微觀因素的作用．即使材料巨觀上處於彈性範圍內，也並非能完全同時滿足上述三條標準；根據它們滿足的程度，可將實際變形(或應變)過程分為不同類型，見下圖：
實際變形過程分類由理想彈性體和非線性彈性體的應力一應變曲線，如下圖：
應力一應變曲線可以看到，它們在變形過程中均不出現應變滯後現象，也沒有形成應力一應變滯後回線，因此這樣的變形過程不存在機械能轉變為材料內能而導致機械能損耗的現象。其餘幾種彈性變形則存在這種損耗．即存在內耗現象。
2、線性滯彈性和線性黏彈性
線性滯彈性和線性黏彈性的不同點是前者滿足唯一性，而後者不滿足；二者都不滿足瞬時性，即存在應變滯後應力的現象，因此都會產生內耗，並且這種應變滯後效應與載入速率或頻率關係密切。如果載入的速率非常緩慢或頻率很低，這種應變滯後效應就可避免．因此，把這種應變滯後稱為動滯後。
3、瞬時范性(靜滯後)
此類彈性體的應變滯後應力現象是瞬時動態發生的，不依賴於載入速率或頻率，僅與應力大小有關。再緩慢的加裁速率或頻率．滯後現象也存在。而且由於應變滯後的瞬時動態發生，各應力幅值對應的應力一應變滯後回線的面積恆定，可以把這種形變想像成微觀上發生局部原子滑移而巨觀上材料仍處於彈性變形範圍。
滯彈性變形
滯彈性變形，即彈性後效，指的是材料在彈性範圍內受某一不變載荷作用，其彈性變形隨時間緩緩增長的現象。在去除載荷後，不能立即恢復而需要經過一段足夠時間之後才能逐漸恢復原狀。材料越均勻，彈性後效越小。高熔點的材料，彈性後效極小。彈性後效是彈性材料的非彈性性能之一，對儀表精度有著直接的影響。對於儀表用彈性敏感元件的設計和製造，具有其特殊的重要。
如下圖所示，把一定大小的應力驟然加到多晶體金屬試樣上，試樣立即產生的彈性應變僅是該應力所應該引起的總應變（OH）中的一部分（OC），其餘部分的應變（CH）是在保持該應力大小不變的條件下逐漸產生的，此現象稱為正彈性後效,或稱彈性蠕變或冷蠕變。當外力驟然去除後，彈性應變消失，但也不是全部應變同時消失，而只先消失一部分（DH），其餘部分（OD）也是逐漸消失的。此現象稱為反彈性後效。
滯彈性變形工程上通常所說的彈性後效就是指的這種反彈性後效。總之，這種在應力作用下應變不斷隨時間而發展的行為，以及應力去除後應變逐漸恢復的現象都可統稱為彈性後效。
彈性後效現象在儀表、精密機械製造業中極為重要。如長期承受載荷的測力彈簧材料、薄膜材料等,就應考慮正彈性後效問題。如油壓表（或氣壓表）的測力彈簧，就不允許有彈性後效現象,否則測量失真甚至無法使用。通常經過校直的工件,放置一段時間後又會變彎，這便是由於反彈性後效引起的結果，也可能是由於工件中存在的第Ι類殘餘內應力引起的正彈性後效的結果。前者可以在校直後通過合理選擇回火溫度（鋼為300~450℃，銅合金為150~200℃），在回火過程中設法使反彈性後效最充分地進行，從而避免工件在以後使用中再發生變形。
套用舉例
玻璃中的滯彈性效應已經得到較為廣泛的研究。即使是在純的玻璃形成物中也存在小的阻尼峰，這些阻尼峰通常與氧在等效位置之間的運動有關。在單鹼矽酸鹽玻璃（Na2O·3SiO2）中，在低於玻璃轉變範圍的溫度下，觀測到兩個損耗峰，如下圖所示：
力學損耗圖中，-32℃對應的峰是應力引起的，鹼金屬離子運動導致的，稱為鹼峰。182℃對應的較小的損耗峰與非橋(單向鍵合)氧離子的存在有關，稱為非橋氧(NBO)峰。每個損耗峰均伴隨著剪下模量的弛豫，且隨著溫度增加與總的模量降低相替加。在350℃以上，損耗的大量增加反映了接近玻璃轉變時的黏滯阻尼。對於雙鹼矽酸鹽玻璃(0.4Na2O·0.6K2O·3SiO2)，鹼峰值降低，但在約100℃處出現一個更大的峰，此峰的大小似乎和鹼金屬擴散係數有關，在兩種鹼金屬擴散係數相等的組成處最大。對於混合鹼矽酸鹽玻璃，在室溫附近力學損耗顯著提高，因而用單鹼玻璃製造溫度計是合理的。
多晶材料中也會產生滯彈性，這些效應多是由材料的內耗引起的。內耗與晶體中缺陷的運動有關，這些缺陷具有一個局部的應變場，如果應變的對稱性比晶體結構的對稱性低，則結構中可以具有不止一個的等效方向。當受到一個應力作用時，這些方向就失去了它們的等效性，缺陷運動變成了一個與時間有關的熱激活過程，即使置換原子與主原子具有相同的價態，也將出現能夠發生滯彈性運動的缺陷。對摻人Ca2+的ThO2，ZrO2和CeO2中產生的缺陷，已經從滯彈性的角度進行了研究，填隙一溶質對也會以一種類似的方式發生應力誘導運動。
