Investigation of stress relaxation behavior of amorphous alloy based on a fractional-order model

非晶合金因其长程无序的原子结构而表现出独特的力学/物理性能, 是当前固体力学与凝聚态物理领域的关注的重要问题之一. 应力松弛作为其典型的力学行为, 能够有效反应材料内部的结构演变和能量耗散过程, 对理解非晶材料的变形机制具有重要意义. 经典Maxwell模型虽被广泛用于描述黏弹性响应, 但难以准确刻画非晶合金中与时间、温度密切相关的非线性松弛行为. 广义Maxwell模型通过增加元件数量在一定程度上提高了拟合效果, 却带来参数过多、物理意义够不明确的问题. 分数阶微积分理论的引入为构建物理图像清晰、参数简洁的本构模型提供了新思路. 本研究以Pd20Pt20Cu20Ni20P20非晶合金为对象, 通过动态力学分析仪开展系统的应力松弛实验. 基于分数阶微积分理论对经典Maxwell模型进行修正, 建立了能够更好描述非晶合金应力松弛行为的本构模型. 实验结果表明, 该模型仅用较少参数即可实现对应力松弛过程的精确描述, 显著提高了拟合精度. 进一步分析了不同温度条件下模型的响应特征, 揭示了温度对应力松弛动力学的影响规律. 本研究工作为理解非晶合金在热力耦合作用下的结构演化行为提供了新的视角和方法支撑, 对推动非晶材料在精密器件领域的应用具有积极意义.