粘弹性 — CAE用语解说

橡胶和树脂等高分子材料同时具有弹性（弹簧特性）和粘性（阻尼器特性）。由于响应会随加载速度和时间变化，仅凭瞬时弹性是无法匹配的。

主要有两种现象。首先是应力松弛——在恒定应变状态下，应力会随时间逐渐下降。另一种是蠕变，在恒定应力下变形会不断增加。例如密封垫圈长期使用后预紧力下降，就是由应力松弛引起的。

在结构分析（FEM）中，需要将普通刚度方程扩展为时间依赖方程。离散化后的基本方程是这样的。

在粘弹性中，这个K会随时间变化。材料特性的时间依赖性通常用Prony级数表示，参数通过动态粘弹性测试（DMA）的实验数据拟合得到。温度依赖性也可以通过WLF移位因子纳入考虑。

取决于需要覆盖的时间尺度。一般来说，每个数量级需要1～2项作为参考。例如，如果要覆盖从毫秒到数百秒的范围，通常需要5～10项。项数过多会导致拟合不稳定，需要注意这一点。

很好。为了验证拟合精度，建议首先模拟单轴应力松弛试验，与实验数据进行对比。如果这一步验证通过，就可以更有信心地进行复杂模型的计算了。