高分子・複合材料
粘弾性の力学モデルについての説明として正しいものはどれか。
- Aばねとダッシュポットを直列につないだマクスウェルモデルは、一定ひずみのもとでの応力緩和を表せる
- Bばねとダッシュポットを並列につないだフォークトモデルは、一定ひずみのもとでの応力緩和を表せる
- Cマクスウェルモデルは、一定応力のもとでひずみが一定値に近づくクリープを表せる
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正解：A. ばねとダッシュポットを直列につないだマクスウェルモデルは、一定ひずみのもとでの応力緩和を表せる
マクスウェルモデル(直列)に一定のひずみを与えると、はじめはばねが伸びて応力が生じ、その後ダッシュポットがゆっくり伸びてばねが縮むので、応力は σ = σ₀exp(−t/τ)(τ = η/E)のように緩和します。フォークトモデル(並列)ではばねとダッシュポットのひずみが常に等しいので、一定ひずみでは応力は緩和しません。フォークトモデルが表すのは、一定応力のもとでひずみが時間とともに一定値に近づく遅延弾性(クリープ)です。マクスウェルモデルに一定応力をかけると、ひずみは一定値に近づかず、時間に比例して増え続けます。実際の高分子は、これらを組み合わせた4要素モデルなどで近似します。