Viskoelastisch


Viskoelastisch

Als Viskoelastizität bezeichnet man die zeit-, temperatur- und frequenzabhängige Elastizität von polymeren Schmelzen oder Festkörpern (Kunststoffen). Die Viskoelastizität ist durch ein teilweise elastisches, teilweise viskoses Verhalten geprägt. Das Material relaxiert nach Entfernen der externen Kraft nur unvollständig, die verbleibende Energie wird in Form von Fließvorgängen (Retardation) abgebaut.


Während der spontanelastische Teil einer Verformung zeitunabhängig ist und sich nach Belastungsänderung direkt auswirkt, ist der viskoelastische Teil einer Verformung zeitabhängig.

Wird ein Probekörper eines Werkstoffs belastet, nimmt die Dehnung des Werkstoffs zeitabhängig zu. Nach einer Entlastung stellt sich die viskoelastische Dehnung nach einer bestimmten Zeit auf den Teil der plastischen Dehnung zurück.

Die Viskoelastizität beruht auf einer verzögerten Gleichgewichtseinstellung der Makromoleküle zueinander, bei oder nach mechanischer Belastung.

Der Anteil der jeweiligen Dehnungskomponenten zur Gesamtdehnung wird bestimmt durch Sekundärbindungen (Dipolbindung, Wasserstoffbrücken-Bindung, Van der Waals-Bindung) und Molekülverhakungen. Die zeitabhängige Dehnungskomponente wird bestimmt durch Streck-, Entknäuelungs- und Entschlaufungsvorgänge. Je nach Temperatur, Beanspruchungsdauer und Beanspruchungsgeschwindigkeit kommt es zu irreversiblen plastischen bzw. viskosen Molekülabgleitungen.

Viskoelastische Experimente

  • Das Kriechen (Retardation): Messung der zeitlich veränderlichen Dehnung bei konstanter Spannung.
  • Die Spannungsrelaxation: sprunghafte Dehnung und Messung der Spannung als Funktion der Zeit.


Siehe auch: Kontinuumsmechanik, Rheologie, Spannungs-Dehnungs-Diagramm, Reißlänge


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