在工程应用中，许多结构件（如梁、支架、管道、电子封装基板等）长期承受静态或准静态弯曲载荷。尽管所受应力远低于材料的短期屈服强度，但在长时间作用下，材料仍可能发生不可逆的缓慢塑性变形——即蠕变。尤其对于高分子材料、复合材料及部分金属合金，蠕变行为显著影响其服役寿命与尺寸稳定性。因此，弯曲蠕变测试作为一种模拟实际工况的关键可靠性评估手段，被广泛用于验证材料在持续弯曲载荷下的抗变形能力与长期耐久性能。
一、弯曲蠕变的基本原理与工程意义
蠕变是指材料在恒定应力和温度条件下，应变随时间持续增加的现象。与拉伸蠕变不同，弯曲蠕变更贴近实际使用场景——例如塑料托盘在仓储堆叠中的中部下垂、风电叶片在自重下的长期挠曲、或电路板在热-力耦合环境中的翘曲。
弯曲蠕变测试通过在试样跨距中部施加恒定载荷（三点或四点弯曲），监测其挠度（deflection）随时间的变化，从而获得：
蠕变柔量（Creep Compliance）
稳态蠕变速率
临界失效时间（如达到允许最大挠度的时间）
该测试不仅反映材料的粘弹性本质，还直接关联到产品设计中的安全裕度与使用寿命预测。
二、标准测试方法与实验规范
国际上针对弯曲蠕变已建立多项标准化测试规程，主要包括：
ISO 899-2《Plastics — Determination of creep behaviour — Part 2: Flexural creep by three-point loading》
规定了三点弯曲方式下塑料材料的蠕变测试条件、试样尺寸（通常80×10×4 mm）、加载方式及数据处理方法。ASTM D2990–23《Standard Test Methods for Tensile, Compressive, and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics》
涵盖了包括弯曲在内的多种蠕变模式，强调温度、湿度、载荷水平对结果的影响。GB/T 1681（中国国标） 虽主要用于橡胶回弹，但相关高分子材料的弯曲蠕变常参考ISO或ASTM体系。
典型测试流程如下：
制备标准矩形试样，确保表面无缺陷；
在恒温恒湿环境中调节至平衡状态；
安装于弯曲蠕变夹具（三点或四点），施加预设载荷（通常为短期弯曲强度的10%~50%）；
使用高精度位移传感器（如LVDT或光学测量系统）连续记录中心挠度；
测试周期可从数百小时至数千小时，甚至结合加速老化模型外推长期行为。
三、关键性能指标与失效判据
弯曲蠕变测试的核心输出包括：
瞬时挠度（δ₀）：加载瞬间的弹性变形；
蠕变挠度（δ(t)）：随时间增长的粘弹性/粘塑性变形；
总挠度 δ_total = δ₀ + δ(t)；
相对蠕变率：(δ(t) – δ₀)/δ₀；
失效时间 t_f：当 δ_total 达到设计允许极限（如跨度的1/200）时的时间。
工程中常以“10,000小时蠕变挠度不超过初始挠度的2倍”等经验准则作为材料选型依据。
四、影响弯曲蠕变行为的关键因素
材料本构特性
半结晶聚合物（如PP、PA）因晶区阻碍链段运动，蠕变优于无定形塑料（如PS、PC）；
添加玻璃纤维、碳纤维可显著提升刚性和抗蠕变性；
交联结构（如环氧树脂、硫化橡胶）有效抑制分子链滑移。
环境条件
温度升高10°C，蠕变速率可能增加2–3倍（遵循Arrhenius关系）；
高湿环境对吸湿性材料（如尼龙）会加剧塑化效应，加速蠕变。
载荷水平与应力分布
弯曲应力呈梯度分布，表层应力最大，易率先发生微屈服，导致非线性蠕变。
五、结语
弯曲蠕变测试不仅是材料耐久性的“时间显微镜”，更是连接实验室数据与工程可靠性的桥梁。随着轻量化、长寿命、高可靠性需求的不断提升，对材料在持续弯曲载荷下的抗变形能力提出更高要求。未来，结合原位监测技术、多物理场耦合测试（热-湿-力）及人工智能驱动的寿命预测算法，弯曲蠕变评估将更加精准、高效，为先进结构材料的研发与应用提供坚实支撑。