在高分子材料研发与工程应用中，应力松弛现象是影响产品长期稳定性的关键因素。无论是橡胶密封件的耐久性、塑料制品的尺寸稳定性，还是复合材料的长期承载性能，应力松弛行为都直接决定了材料的使用寿命和可靠性。通过专业的应力松弛试验，我们能够精准评估材料在恒定应变条件下的应力衰减规律，为材料选型、工艺优化和产品设计提供科学依据。

一、什么是应力松弛？

应力松弛是材料的一种机械性能，指在总变形量保持不变的条件下，材料的应力随时间的增长而降低的现象。与蠕变不同，应力松弛关注的是恒定变形下应力的衰减，而蠕变则是恒定应力下变形的持续增加。

当材料被拉伸或压缩至指定应变并保持该应变后，其内部的应力会随时间的推移逐渐降低，这一过程可以分为两个阶段。第1阶段内，应力随时间的增长而急剧降低；而在第2阶段内，降低的速度减慢，最后趋于稳定。

这种应力衰减现象对高温环境下工作的密封件和紧固件尤为重要，因为应力松弛会导致它们丧失弹性和紧固作用。

二、为什么要关注应力松弛试验？

高分子材料在实际使用过程中，很多情况下需要保持持续的紧固力或张力，而应力松弛会导致这些部件性能逐渐衰退。对于航空航天、桥梁建筑、医疗器械等安全关键领域，掌握材料的应力松弛性能直接关系到产品的安全性和使用寿命。通过应力松弛试验，我们可以：

1. ‌预紧力保持能力评估‌：对于螺栓、螺母等紧固件，应力松弛试验可模拟长期服役场景，验证其预紧力衰减趋势，避免因应力松弛导致的连接失效。

2. ‌密封性能验证‌：O型圈、垫片等密封件通过应力松弛测试，可确保其压缩应力随时间保持稳定，防止泄漏风险。

3. ‌材料筛选与研发‌：对比不同高分子配方（如橡胶、塑料）的应力松弛抗性，优化材料结构，提升制品抗变形能力。

4. ‌工艺缺陷诊断‌：检测注塑、吹膜等成型工艺中残留的内应力，预防制品因应力集中引发的开裂或翘曲。

三、哪些材料与产品需重点关注？

应力松弛性能对多种材料和行业至关重要，具有广泛的应用范围。

1、高分子材料：高分子密封材料（用于管道连接、压力容器等密封场合）、橡胶减震制品（各类减震橡胶件）、医疗器械高分子材料（植入式医疗器械中高分子材料）、电缆绝缘材料（电力电缆绝缘层）。这些材料广泛应用于密封、减震和绝缘等场合，其应力松弛会导致密封失效、减震性能下降等问题的发生。

2、复合材料及其他：聚合物基复合材料（纤维增强聚合物基复合材料）、土工合成材料（土工格栅、土工布等材料）、陶瓷绝缘材料。以上材料必须考虑材料承载随时间可能降低的因素，否则会高估结构的短期承载能力，带来潜在的安全风险。

四、应力松弛试验怎么做？

以橡胶压缩应力松弛试验为例，试样一般选择圆柱形试样，在规定的温度下，将橡胶试样压缩到某一恒定应变并保存该应变的状态下，测量压缩力的降低，记录应力随时间变化曲线。

测试设备可采用多工位应力松弛试验机或多工位电动蠕变试验机。适用于需要多试样并行测试的场景（如材料批次验证、工艺优化对比等），设备通过高精度载荷/位移控制，可直接满足应力松弛测试的核心需求：固定试样变形，监测应力随时间的衰减过程。

多工位应力松弛试验机

多工位电动蠕变试验机

应力松弛试验已有一系列国际国内标准，确保测试结果的可比性和可靠性，如ISO 3384-1:2024、GB/T 1685-2009、GB/T 1685.2-2019、GB/T 9871-2008、ISO 6914-2021。广化测评作为标准修订单位之一，正在参与GB/T 1685.1-202X的修订，该标准修改采用ISO 3384-1:2024，预计2025年发布。

随着材料在各种极端环境下的应用越来越广泛，应力松弛试验已从单纯的学术研究转变为工程实践中不可或缺的一环。无论是跨越江河的大桥，还是穿梭太空的飞行器，亦或是维系生命的医疗植入物，背后都有应力松弛试验提供的关键数据支撑。通过科学准确的应力松弛试验，我们能够在材料使用前预测其长期性能，规避潜在风险，为工程结构的安全性和产品可靠性保