粘弾性 — CAE用語解説

ゴムや樹脂みたいな高分子材料は、弾性（バネ的な性質）と粘性（ダッシュポット的な性質）を両方持っている。荷重速度や時間によって応答が変わるから、瞬時の弾性だけでは合わないんだよ。

代表的なのは2つあって、まず応力緩和。一定ひずみを加えた状態で、時間とともに応力が下がっていく現象だ。もう一つはクリープで、一定応力の下で変形が増え続ける。例えばシールガスケットが長期間使ってるうちに締め付け力が低下するのは応力緩和が原因だ。

構造解析（FEM）では、通常の剛性方程式を時間依存に拡張する必要がある。基本的な離散化後の方程式はこうだ。

粘弾性ではこの K が時間の関数になる。材料特性の時間依存性はProny級数で表現するのが一般的で、DMA（動的粘弾性試験）の実験データからパラメータを同定するんだ。温度依存性もWLFシフトファクターで取り込める。

対象とする時間スケールにもよるけど、1桁あたり1〜2項が目安だ。例えばミリ秒から数百秒までカバーしたければ5〜10項程度になる。項数が多すぎるとフィッティングが不安定になるから注意してね。

いいね。フィッティングの精度を確認するために、まず単軸の応力緩和試験をシミュレーションして実験データと比較するところから始めるといい。そこが合えば複雑なモデルにも自信を持って進めるよ。