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Viscoélasticité

1850
Chercheur testant les propriétés viscoélastiques d'un polymère synthétique en laboratoire.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La viscoélasticité est la propriété des matériaux qui présentent à la fois des caractéristiques visqueuses et élastiques lorsqu'ils subissent une déformation. Les matériaux visqueux, comme le miel, résistent à l'écoulement par cisaillement et souche linéairement avec le temps lorsqu'un stresser La contrainte est appliquée. Les matériaux élastiques, comme un élastique, se déforment lorsqu'on les étire et reprennent rapidement leur forme initiale une fois la contrainte relâchée. Les matériaux viscoélastiques présentent des caractéristiques des deux.

Le comportement viscoélastique résulte du réarrangement temporel de la microstructure d'un matériau. Lorsqu'une contrainte est appliquée, une partie de l'énergie est stockée élastiquement par l'étirement ou la flexion des liaisons moléculaires, tandis qu'une autre partie est dissipée sous forme de chaleur par le glissement visqueux des molécules les unes par rapport aux autres. Ce comportement dual engendre plusieurs phénomènes caractéristiques. L'un d'eux est le fluage, où le matériau continue de se déformer lentement au fil du temps sous une charge constante. Un autre est la relaxation des contraintes, où la contrainte nécessaire pour maintenir une déformation constante diminue au fil du temps à mesure que la structure interne du matériau se réorganise.

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.

UNESCO Nomenclature: 2203
Mécanique des milieux continus

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • loi de Hooke sur l'élasticité (1660)
  • loi de viscosité de Newton (1687)
  • premières études sur les effets secondaires de l'élasticité par Wilhelm Weber (1835)
  • développement de la science des polymères

Applications

  • matelas en mousse à mémoire de forme
  • amortisseurs dans les véhicules
  • polymères et plastiques synthétiques
  • tissus humains et biomécanique
  • matériaux amortisseurs de vibrations
  • adhésifs sensibles à la pression

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Related to: viscoelasticity, rheology, creep, stress relaxation, polymers, biomechanics, maxwell model, kelvin-voigt model.

Contexte historique

Viscoélasticité

1838
1841
1845
1850
1850
1850
1850
1836
1839-01-01
1842
1847
1850
1850
1850
1850

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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