La viscoélasticité est la discipline qui cherche à expliquer à la fois le comportement élastique et visqueux des matériaux. La déformation élastique peut être observée dans le comportement d’un élastique, bien que les métaux et autres matériaux se comportent de manière fondamentalement similaire. La viscosité fait référence à la force avec laquelle les fluides résistent aux changements rapides de forme ; le miel, par exemple, est très visqueux car il a tendance à se déformer lentement. Tous les matériaux présentent des effets élastiques et visqueux lors du changement de forme.
La viscoélasticité est fondamentalement un réarrangement des molécules dans une substance. Pour les petites déformations des métaux, les effets viscoélastiques peuvent souvent être ignorés. Les métaux, les bois, les plastiques et les tissus biologiques à haute température présentent généralement des propriétés viscoélastiques importantes qui ne peuvent être négligées.
En plus des élastiques, le comportement élastique est également démontré dans les ressorts. Plus un ressort est comprimé, plus il faut de force pour le maintenir en place. Les ressorts sont appelés linéaires si doubler la quantité de compression nécessitera le double de la force. Bien que cela ne soit pas visible à l’œil nu, les métaux sont comprimés ou étirés linéairement lorsque des forces leur sont appliquées. Les matériaux élastiques retrouvent rapidement leurs tailles d’origine lorsque toutes les forces sont supprimées.
Le comportement purement visqueux peut être compris dans la façon dont le miel réagit aux contraintes de la gravité. Le miel peut être versé d’un pot, mais il se déplace très lentement. Cela résulte du fait que les contraintes internes entre les molécules augmentent avec la vitesse relative entre les molécules. Un mouvement plus rapide des molécules se heurte à une plus grande résistance à ce mouvement. Les matériaux visqueux présentent une réponse dépendante du temps à la déformation.
James Clerk Maxwell, physicien et mathématicien écossais, a proposé un modèle pour décrire le phénomène de viscoélasticité. Il utilise un ressort pour les effets élastiques et un amortisseur, ou dispositif qui résiste au mouvement en fonction de sa vitesse, pour les effets visqueux. Le système de suspension d’une voiture utilise ce même processus en utilisant des chocs que les amortisseurs. Les grandes déformations du système sont combattues par les ressorts, tandis que les changements rapides de déformation sont combattus par les amortisseurs. La viscoélasticité est également couramment modélisée à l’aide de circuits électriques.
D’autres parties de la viscoélasticité sont les effets du fluage et de la relaxation des contraintes. Le fluage, c’est lorsqu’un matériau a tendance à s’affaisser lentement, ou à se déformer, lorsqu’il est soumis à une force pendant une longue période. Les ingénieurs doivent tenir compte du fluage lors de la conception des bâtiments, car le fluage peut affaiblir les matériaux au point de se briser. Un effet connexe, le phénomène de relaxation des contraintes, fait référence à une réduction des contraintes internes pour un matériau maintenu dans une forme particulière.