Viscoelasticity is the property of materials that exhibit both viscous and elastic characteristics when undergoing deformation. Viscous materials, like honey, resist shear flow and souche linearly with time when a stress is applied. Elastic materials, like a rubber band, strain when stretched and quickly return to their original state once the stress is removed. Viscoelastic materials have elements of both.
Viscoelastic behavior is a consequence of the time-dependent rearrangement of a material’s microstructure. When a stress is applied, some of the energy is stored elastically in the stretching or bending of molecular bonds, while some is dissipated as heat through the viscous sliding of molecules past one another. This dual behavior leads to several characteristic phenomena. One is creep, where the material continues to deform slowly over time under a constant load. Another is stress relaxation, where the stress required to maintain a constant strain decreases over time as the material’s internal structure rearranges.
This time-dependent response is often modeled using combinations of ideal springs (representing the elastic component, following Hooke’s Law) and dashpots (representing the viscous component, following Newton’s Law of Viscosity). Simple models like the Maxwell model (spring and dashpot in series) and the Kelvin-Voigt model (spring and dashpot in parallel) capture the basic features of stress relaxation and creep, respectively. More complex models, such as the Standard Linear Solid model, combine these elements to provide a more accurate description of real materials.
Le comportement des matériaux viscoélastiques dépend également fortement de la température et de la vitesse de déformation appliquée. À basse température ou à vitesse de déformation élevée, ils tendent à se comporter davantage comme des solides élastiques, tandis qu'à haute température ou à faible vitesse de déformation, ils se comportent davantage comme des fluides visqueux. C'est ce que l'on appelle le principe de superposition temps-température.
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