Viscoelasticidad

El comportamiento viscoelástico es consecuencia de la reorganización en función del tiempo de la microestructura de un material. Cuando se aplica una tensión, parte de la energía se almacena elásticamente en el estiramiento o la flexión de los enlaces moleculares, mientras que otra parte se disipa en forma de calor a través del deslizamiento viscoso de las moléculas entre sí. Este comportamiento dual da lugar a varios fenómenos característicos. Uno es la fluencia, en la que el material sigue deformándose lentamente con el tiempo bajo una carga constante. Otro es la relajación de tensiones, en la que la tensión necesaria para mantener una deformación constante disminuye con el tiempo a medida que se reorganiza la estructura interna del material.

Esta respuesta dependiente del tiempo se modela a menudo utilizando combinaciones de muelles ideales (que representan el componente elástico, siguiendo la Ley de Hooke) y amortiguadores (que representan el componente viscoso, siguiendo la Ley de Newton de Viscosidad). Modelos sencillos como el de Maxwell (muelle y amortiguador en serie) y el de Kelvin-Voigt (muelle y amortiguador en paralelo) captan las características básicas de la relajación de tensiones y la fluencia, respectivamente. Los modelos más complejos, como el Standard Linear Modelo sólidocombinan estos elementos para ofrecer una descripción más precisa de los materiales reales.

El comportamiento de los materiales viscoelásticos también depende en gran medida de la temperatura y la velocidad de deformación aplicada. A bajas temperaturas o altas velocidades de deformación, tienden a comportarse más como sólidos elásticos, mientras que a altas temperaturas o bajas velocidades de deformación, se comportan más como fluidos viscosos. Esto se conoce como el principio de superposición tiempo-temperatura.