Viskoelastisuus

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

Sisällysluettelo

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: $\oint \sigma \,d\varepsilon$, missä $\sigma$ on jännitys ja $\varepsilon$ on venymä.

Viskoelastisuustyyppejä

Lineaarinen viskoelastisuus:

$\epsilon (t)={\frac {\sigma (t)}{E_{\text{inst,creep}}}}+\int _{0}^{t}K(t-t^{\prime }){\dot {\sigma }}(t^{\prime })dt^{\prime }$

tai

$\sigma (t)=E_{\text{inst,relax}}\epsilon (t)+\int _{0}^{t}F(t-t^{\prime }){\dot {\epsilon }}(t^{\prime })dt^{\prime }$

missä

• t on aika
• $\sigma (t)$ on jännitys
• $\epsilon (t)$ 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:

${\frac {d\epsilon }{dt}}={\frac {d\epsilon _{D}}{dt}}+{\frac {d\epsilon _{S}}{dt}}={\frac {\sigma }{\eta }}+{\frac {1}{E}}{\frac {d\sigma }{dt}}$.