Viskoelastisuus

Viskoelastisuus on materiaalin ominaisuus, jossa yhdistyvät sekä viskositeettiset että elastiset ominaisuudet muodonmuutoksen aikana.

Elastisuus vs. viskoelastisuus

Jännitys–venymä-käyrät: elastinen materiaali (a), viskoelastinen materiaali (b). Punainen alue on hystereesi-silmukka osoittaen menetetyn energian määrää (esim. lämpö) lataus- ja purkusykleissä. Kaava: $\oint \sigma d\epsilon$, missä $\sigma$ on jännitys ja $\epsilon$ on venymä.

Viskoelastisuustyyppejä

Lineaarinen viskoelastisuus:

$ϵ(t)=\frac{\sigma (t)}{E_{\text{inst,creep}}}+\underset{0}{\overset{t}{\int }}K(t-t^{\prime })\dot{\sigma }(t^{\prime })d{t}^{\prime }$

tai

$\sigma (t)=E_{\text{inst,relax}}ϵ(t)+\underset{0}{\overset{t}{\int }}F(t-t^{\prime })\dot{ϵ}(t^{\prime })d{t}^{\prime }$

missä

• t on aika
• $\sigma (t)$ on jännitys
• $ϵ(t)$ on venymä
• $E_{\text{inst,creep}}$ ja $E_{\text{inst,relax}}$ ovat hetkelliset elastisuuskertoimet
• K(t) on viruminen
• F(t) on relaksaatio

Maxwellin malli

Maxwellin malli

Maxwellin malli voi edustaa viskoosivaimenninta ja elastista jousta kytkettyna sarjaan, kuten kuvassa näkyy. Malli voidaan esittää seuraavan yhtälön avulla:

$\frac{dϵ}{dt}=\frac{d{ϵ}_D}{dt}+\frac{d{ϵ}_S}{dt}=\frac{\sigma }{\eta }+\frac{1}{E}\frac{d\sigma }{dt}$.