Viskoelastisuus on materiaalin ominaisuus, jossa yhdistyvät sekä viskositeettiset että elastiset ominaisuudet muodonmuutoksen aikana.[ 1]
Jännitys–venymä-käyrät: elastinen materiaali (a), viskoelastinen materiaali (b). Punainen alue on hystereesi-silmukka osoittaen menetetyn energian määrää (esim. lämpö) lataus- ja purkusykleissä. Kaava:
∮
σ
d
ε
{\displaystyle \oint \sigma \,d\varepsilon }
, missä
σ
{\displaystyle \sigma }
on jännitys ja
ε
{\displaystyle \varepsilon }
on venymä.[ 1]
Lineaarinen viskoelastisuus:
ϵ
(
t
)
=
σ
(
t
)
E
inst,creep
+
∫
0
t
K
(
t
−
t
′
)
σ
˙
(
t
′
)
d
t
′
{\displaystyle \epsilon (t)={\frac {\sigma (t)}{E_{\text{inst,creep}}}}+\int _{0}^{t}K(t-t^{\prime }){\dot {\sigma }}(t^{\prime })dt^{\prime }}
tai
σ
(
t
)
=
E
inst,relax
ϵ
(
t
)
+
∫
0
t
F
(
t
−
t
′
)
ϵ
˙
(
t
′
)
d
t
′
{\displaystyle \sigma (t)=E_{\text{inst,relax}}\epsilon (t)+\int _{0}^{t}F(t-t^{\prime }){\dot {\epsilon }}(t^{\prime })dt^{\prime }}
missä
t on aika
σ
(
t
)
{\displaystyle \sigma (t)}
on jännitys
ϵ
(
t
)
{\displaystyle \epsilon (t)}
on venymä
E
inst,creep
{\displaystyle E_{\text{inst,creep}}}
ja
E
inst,relax
{\displaystyle E_{\text{inst,relax}}}
ovat hetkelliset elastisuuskertoimet
K(t) on viruminen
F(t) on relaksaatio
Maxwellin malli
Maxwellin malli voi edustaa viskoosivaimenninta ja elastista jousta kytkettyna sarjaan, kuten kuvassa näkyy. Malli voidaan esittää seuraavan yhtälön avulla:
d
ϵ
d
t
=
d
ϵ
D
d
t
+
d
ϵ
S
d
t
=
σ
η
+
1
E
d
σ
d
t
{\displaystyle {\frac {d\epsilon }{dt}}={\frac {d\epsilon _{D}}{dt}}+{\frac {d\epsilon _{S}}{dt}}={\frac {\sigma }{\eta }}+{\frac {1}{E}}{\frac {d\sigma }{dt}}}
.
↑ a b Meyers and Chawla (1999): "Mechanical Behavior of Materials", 98-103.