viscoelastiska

Viscoelastiska material uppvisar både elastisk och viskös deformation. Vid snabba eller kortvariga belastningar dominierar den elastiska delen, medan den viskösa komponenten blir allt tydligare vid långvarig belastning eller högre temperatur. Responsen är tids- och hastighetsberoende, och återhämtningen kan vara ofullständig vid permanenta deformationer eller långvarig urladdning.

För att beskriva beteendet används olika mekaniska modeller. Maxwell-modellen består av ett elastiskt element i serie med ett visköst element och beskriver spänningsrelaxation men fångar inte smygningen väl. Kelvin-Voigt-modellen har elementen i parallell och fångar snabb smyg men saknar långsiktigt spänningsrelaxation. Standardlinjär solid (Zener-modell) kombinerar båda och ger bättre överensstämmelse med verkliga material. Mer generella representationer används i form av Prony-serier eller fraktionell viscoelasticitet.

Experimentellt karakteriseras viscoelastiska material med dynamisk mekanisk analys (DMA), där lagringsmodul (G') och förlustmodul (G'') mäts över frekvenser, samt med creep-tester och spänningsrelaxation. Vid temperaturförändringar uppvisar materialen time-temperature superposition, vilket innebär att tids- eller frekvenssvar kan sammanföras över olika temperaturer.

Användningsområden inkluderar polymerer och gummi, tätningar, stötdämpare, beläggningar och andra konstruktionselement. Inom biomedicin studeras viskoelastiska egenskaper hos vävnader som hud, brosk och senor, vilka påverkar mekaniskt stöd och komfort.

Viskoelasticitet är ofta temperaturberoende och kan vara icke-linjär vid stora deformationer. För breda frekvens- och temperaturspann används ofta tids- och temperaturkompenserande principer som time-temperature superposition.