La viscoelasticità è la disciplina che cerca di spiegare sia il comportamento elastico che viscoso dei materiali. La deformazione elastica può essere vista nel modo in cui si comporta un elastico, sebbene i metalli e altri materiali si comportino in modo fondamentalmente simile. La viscosità si riferisce a quanto fortemente i fluidi resistono ai rapidi cambiamenti di forma; il miele, ad esempio, è molto viscoso perché tende a deformarsi lentamente. Tutti i materiali mostrano alcuni effetti elastici e viscosi quando cambiano forma.
La viscoelasticità è fondamentalmente un riarrangiamento delle molecole in una sostanza. Per piccole deformazioni dei metalli, spesso gli effetti viscoelastici possono essere ignorati. Metalli, legni, plastiche e tessuti biologici ad alta temperatura mostrano generalmente proprietà viscoelastiche significative che non possono essere trascurate.
Oltre agli elastici, il comportamento elastico è dimostrato anche nelle molle. Più una molla viene compressa, maggiore è la forza necessaria per tenerla lì. Le molle sono chiamate lineari se raddoppiare la quantità di compressione richiederà il doppio della forza. Sebbene possa non essere evidente all’occhio, i metalli vengono compressi o allungati linearmente quando vengono applicate delle forze. I materiali elastici tornano rapidamente alle loro dimensioni originali quando tutte le forze vengono rimosse.
Il comportamento puramente viscoso può essere compreso nel modo in cui il miele risponde alle sollecitazioni dovute alla gravità. Il miele può essere versato da un barattolo, ma si muove molto lentamente. Ciò risulta perché gli stress interni tra le molecole aumentano con la velocità relativa tra le molecole. Il movimento più veloce delle molecole si incontra con una maggiore resistenza a quel movimento. I materiali viscosi mostrano una risposta dipendente dal tempo alla deformazione.
James Clerk Maxwell, fisico e matematico scozzese, ha ideato un modello per descrivere il fenomeno della viscoelasticità. Utilizza una molla per effetti elastici e un dashpot, o dispositivo che resiste al movimento in base alla sua velocità, per effetti viscosi. Il sistema di sospensione di un’auto utilizza questo stesso processo utilizzando gli ammortizzatori dei cruscotti. Le grandi deformazioni nel sistema sono contrastate dalle molle, mentre i rapidi cambiamenti di deformazione sono contrastati dai dashpot. La viscoelasticità è anche comunemente modellata usando circuiti elettrici.
Altre parti della viscoelasticità sono gli effetti del creep e del rilassamento da stress. Lo scorrimento è quando un materiale tende a cedere lentamente, o deformarsi, quando è sottoposto a una forza per lungo tempo. Gli ingegneri devono tenere conto dello scorrimento durante la progettazione degli edifici, poiché lo scorrimento può causare l’indebolimento dei materiali fino al punto di rottura. Un effetto correlato, il fenomeno del rilassamento dello stress, si riferisce a una riduzione dello stress interno per un materiale tenuto in una forma particolare.