viskoelastiseksi

Viskoelastisuus kuvaa aineen kykyä osoittaa sekä elastista että viskoosista käyttäytymistä kuormituksen aikana. Elastinen osa varastoi ja palauttaa energiaa, kun taas viskoosinen osa mahdollistaa ajasta riippuvan muodonmuutoksen ja dissipoi energiaa lämmön muodossa. Vaste on riippuvainen kuormitusnopeudesta, ajanhistoriasta ja lämpötilasta. Tämä aikahistoriallisesti riippuva käyttäytyminen ilmenee yleisesti creep-tilanteina (aikasidonnainen muodonmuutos) sekä jännityksen rentoutumisena (stress-relaxation).

Taajuusriippuvaisessa testauksessa vaste kuvataan kompleksiModuulilla, jossa säilytysmoduuli G' kertoo energian varastoitumisesta ja häviömoduuli G'' energian dissipoitumisesta. Kun G' on suurempi kuin G'', materiaali käyttäytyy pääosin elastisesti; suurempi G'' viittaa enemmän viskoosiin vasteeseen. Näitä muutoskohtaisten ominaisuuksien mittauksia tehdään dynaamisella mekaanisella analyysillä (DMA) ja rheometrialla.

Yksinkertaisimmat viskoelastisuuden mallit ovat Maxwell-malli (jousi ja dashpot sarjassa) sekä Kelvin-Voigt -malli (jousi ja dashpot rinnakkain). Realistisemmissa tilanteissa käytetään Standard Linear Solid -mallia, joka yhdistää molemmat ilmiöt. Monimutkaisemmissa aineissa hyödynnetään Prony-sarjoja tai yleisiä viskoelastisia malleja, jotka kuvaavat monia aikakiertoja ja taajuuksia.

Sovellukset kattavat polymeerit ja kumit sekä biologiset kudokset, kuten nivel- ja rustokudoksen, hammasmateriaalit ja liima- sekä iskunvaimennusmateriaalit. Viskoelastisia ominaisuuksia mitataan muun muassa DMA:lla, creep- ja stress-relaxation -testeillä sekä rheometrialla. Ominaisuudet riippuvat kuormitusnopeudesta ja lämpötilasta, ja niihin liittyy sekä aikainen että lämpötilakohtainen muodonmuutos.

---