Ползучесть материалов - медленная непрерывная пластическая деформация твёрдого тела под воздействием постоянной нагрузки или механического напряжения. Ползучести в той или иной мере подвержены все твёрдые тел, как кристаллические, так и аморфные. Ползучесть наблюдают при растяжении, сжатии, кручении и других видах нагружения.

Ползучесть описывается так называемой кривой ползучести, которая представляет собой зависимость деформации от времени при постоянных температуре и приложенной нагрузке (или напряжении). На рис. 1 схематически показаны условия испытания и кривая ползучести. Верхний конец образца закрепляется, а к нижнему— прикладывается нагрузка. Ведется наблюдение за изменением длины в расчетной части образца, строится кривая изменения деформации ε от времени t при постоянном напряжении σ. Деформация увеличивается от своего начального значения ε₀, которое отражает упругие свойства материала и соответствует «мгновенно» приложенной нагрузке Р.

Под действием силы Р в стержне длиной l₀ и площадью поперечного сечения F_o возникает мгновенная деформация ε₀, которая на рис.2 изображается в соответствующем масштабе отрезком ОА. Эта деформация в зависимости от величины приложенной силы может быть упругой или упругопластической. При постоянной нагрузке деформация возрастает. Изменение деформации с течением времени при постоянных напряжении и температуре изображается кривой ABCD — кривой ползучести (рис.2). Полная деформация в каждую единицу времени представляет собой сумму деформаций

ε = ε_е + ε_р + ε_с ,

где ε_е — упругая составляющая; ε_р - пластическая составляющая, возникающая при возрастании нагрузки от 0 до Р; ε_с — деформация ползучести, возникающая с течением времени при σ = const. Скорость деформации ползучести определяется по кривой ползучести:

dε_с/dt = ξ_c .

При расчетах элементов конструкций особый интерес представляют первая и вторая стадии ползучести, поскольку третья стадия предшествует разрушению материала. Поэтому необходимо знать зависимости между напряжением, деформацией, температурой и временем в основном на первой и второй стадиях ползучести.

Кривые ползучести имеют одинаковый вид для широкого круга материалов — металлов и сплавов, ионных кристаллов, полупроводников, полимеров, льда и других твёрдых тел. Структурный же механизм ползучести, то есть элементарные процессы, приводящие к ползучести, зависит как от вида материала, так и от условий, в которых происходит ползучесть. Физический механизм ползучести такой же, как и пластичности. Всё многообразие элементарных процессов пластической деформации, приводящих к ползучести, можно разделить на процессы, осуществляемые движением дислокаций, и процессы вязкого течения. Последние имеют место у аморфных тел при всех температурах их существования, а также у кристаллических тел, в частности у металлов и сплавов, при температурах, близких к температурам плавления. При постоянных деформациях вследствие ползучести напряжения с течением времени падают, то есть происходит релаксация напряжений.

Высокое сопротивление ползучести является одним из факторов, определяющих жаропрочность. Для сравнительной оценки технических материалов сопротивление ползучести характеризуют пределом ползучести — напряжением, при котором за заданное время достигается данная деформация. В авиационном моторостроении принимают время, равное 100—200 ч, при конструировании стационарных паровых турбин — 100 000 ч. Иногда сопротивление ползучести характеризуют величиной скорости деформации по прошествии заданного времени. Скорость полной деформации складывается из скорости упругой деформации и скорости деформации ползучести

Теория ползучести близко примыкает к теории пластичности, однако в связи с разнообразием механических свойств твёрдых тел единой теории ползучести нет. Для металлов большей частью пользуются теорией течения ε_π = f(s,t): где s — напряжение, t — время, которая удовлетворительно описывает ползучесть при напряжениях, изменяющихся медленно и монотонно, но имеет существенно нелинейный характер зависимости ε_π от s.

Более полное описание ползучести даёт теория упрочения: ε_π = f(s,ε_π), которая удобна для приближённого анализа кратковременной ползучести при высоком уровне напряжений. Теория упрочения правильно улавливает некоторые особенности ползучести при изменяющихся напряжениях, однако её применение связано с большими математическими трудностями.

В механике полимеров обычно пользуются теорией наследственности:

,

где K(t-τ) - так называемые ядро последействия, которое характеризует, в какой мере в момент времени ощущается влияние (последействие) на деформацию единичного напряжения, действовавшего в течение единичного промежутка времени в более ранний момент. Так как напряжение действует и в другие моменты времени, то суммарное последействие учитывается интегральным членом. Теория наследственности определяет полную деформацию и даёт качественное описание некоторых более сложных явлений (например, эффекта обратной ползучести).