Viscoelasticity
Introduction
Viscoelasticity is a type of anelastic rheological behavior exhibited by certain materials that exhibit both viscous properties and elastic properties "Elasticity (solid mechanics)") when deformed.
In a viscoelastic solid:.
There are materials that are dependent on the deformation rate, so characteristic (2) above may occur and not be viscoelastic. Characteristics (3) and (4) are sometimes taken as necessary characteristics to classify a material within viscoelastic materials.
Physically, elastic properties are the result of slightly displacing atoms from their equilibrium position along crystallographic planes, while viscous properties come from the diffusion of atoms or molecules inside the material.[1].
Linear viscoelasticity
Contenido
Un material viscoelástico lineal general es un material para el cual existe una relación lineal entre la tensión y sus derivadas y la deformación y sus derivadas, en el caso unidimensional la relación más general posible de un material viscoelástico lineal es:[2].
En este caso usando transformadas de Laplace y si y , la expresión () puede escribrise simplemente como:.
Siendo . Cuando , la expresión equivalente a () es más simple:.
Aunque esta expresión no se usa porque en la práctica no se conocen materiales que se ajusten bien a este tipo de ley. Así que aquí se restringirá la discusión a .
Los dos modelos viscoelásticos más conocidos, el de Maxwell y el de Kelvin-Voigt son casos particulares de () que satisfacen . En ambos , y para el de Kelvin-Voigt y para el de Maxwell.
Creep and relaxation
Under the same previous assumptions, it can be proven that a linear viscoelastic material admits a mathematical characterization in which the creep response "Creep" and load relaxation admit a separation in the form of a sum. Linear viscoelasticity models can be represented by a Volterra integral equation that relates stress and deformation, that is, by an expression of the type:.
or also:.