Viscoélasticité - Définition

Introduction

En rhéologie, le comportement viscoélastique est intermédiaire entre le caractère visqueux de l'eau par exemple, et le comportement élastique d'un solide (ressort). Les polymères ont un comportement viscoélastique.

Modélisation

Que se soit en relaxation de contrainte ou en fluage, la réponse à une sollicitation d'un matériau viscoélastique dépend du temps. Ce n'est pas le cas pour un corps purement élastique.

Différents modèles permettent de décrire la viscoélasticité linéaire. Le modèle de Maxwell est adapté au liquide viscoélastique. Le modèle de Kelvin-Voigt quant à lui est un modèle élémentaire de solide viscoélastique. Il existe également respectivement pour ces deux cas le modèle de Zener et celui de Burgers.

Pour tenir compte de la dualité entre viscosité et élasticité, on utilise fréquemment des nombres complexes (deux composantes). Par exemple, le module complexe en cisaillement s'écrit : G* = G' + iG'' où G' est le module de conservation et G'' le module de perte (caractéristique du comportement visqueux). De même, on utilise une viscosité complexe.

En viscoélasticité linéaire, on peut associer une loi de comportement à un matériau, qui permet de calculer la réponse à une histoire de sollicitation donnée. Il s'agit de l'équation de Boltzmann.

Conséquences

Prendre en compte la viscoélasticité lors de la mise en forme des matériaux peut être nécessaire, exemple : cas des polymères qui passent de l'état « fondu » à l'état solide. En effet, la viscoélasticité non linéaire est à l'origine du gonflement de l'extrudat en sortie de filière. Elle est également liée à l'effet Weissenberg par exemple.