黏弹性

在材料科学和连续介质力学中，粘弹性是材料在变形时表现出粘性和弹性特性的特性。 当施加应力时，粘性材料（如水）会抵抗剪切流和随时间线性变化的应变。 弹性材料在拉伸时会变形，一旦应力消除就会立即恢复到原来的状态。

粘弹性材料具有这两种特性的元素，因此表现出随时间变化的应变。 弹性通常是有序固体中键沿晶面拉伸的结果，而粘度是非晶材料内部原子或分子扩散的结果。

粘度计算在很大程度上取决于粘度变量 η。 η 的倒数也称为流动性 φ。 任何一个的值都可以作为温度的函数或作为给定值（即对于阻尼器）得出。

根据材料内部应变率与应力的变化，粘度可分为线性、非线性或塑性响应。 当材料表现出线性响应时，它被归类为牛顿材料。 在这种情况下，应力与应变率成线性比例。 如果材料对应变率表现出非线性响应，则它被归类为非牛顿流体。 还有一个有趣的例子，当剪切/应变率保持不变时，粘度会降低。 表现出这种行为的材料被称为触变性。 此外，当应力与应变率无关时，材料会出现塑性变形。 许多粘弹性材料表现出类似橡胶的行为，这可以用聚合物弹性的热力学理论来解释。

粘弹性材料的一些例子是无定形聚合物、半结晶聚合物、生物聚合物、高温下的金属和沥青材料。 当应变迅速施加并超出弹性极限时，就会发生开裂。 韧带和肌腱具有粘弹性，因此对它们的潜在损伤程度取决于它们长度的变化率和所施加的力。

粘弹性材料具有以下特性：

• 在应力-应变曲线中可以看到滞后现象
• 发生应力松弛：阶跃常数应变导致应力减小
• 发生蠕变：阶跃恒定应力导致应变增加
• 它的刚度取决于应变率 ε ˙ 或应力率 σ ˙

与纯弹性物质不同，粘弹性物质具有弹性成分和粘性成分。 粘弹性物质的粘度赋予物质应变率对时间的依赖性。 当施加负载然后移除负载时，纯弹性材料不会耗散能量（热量）。 但是，粘弹性物质会在施加负载然后移除负载时耗散能量。 在应力-应变曲线中观察到滞后现象，环的面积等于加载循环期间损失的能量。 由于粘度是热激活塑性变形的阻力，因此粘性材料会在加载循环中损失能量。 塑性变形导致能量损失，这是纯弹性材料对加载循环的反应所不具备的。

具体来说，粘弹性是一种分子重排。 当对粘弹性材料（例如聚合物）施加应力时，长聚合物链的部分会改变位置。 这种移动或重新排列称为蠕变。 即使聚合物链的这些部分为了伴随应力而重新排列，聚合物仍然是固体材料，当这种情况发生时，它会在材料中产生背应力。