Deformación

A deformación é o cambio no tamaño ou forma dun corpo debido á aplicación dunha ou máis forzas sobre o mesmo ou a ocorrencia de dilatación térmica.

Medidas da deformación

A magnitude máis simple para medir a deformación é o que en enxeñaría chámase deformación axial ou deformación unitaria defínese como o cambio de lonxitude por unidade de lonxitude:

$\varepsilon \ ={\frac {\Delta \ s'-\Delta \ s}{\Delta \ s}}$

onde $\Delta \ s$ é a lonxitude inicial da zona en estudo e $\Delta \ s'$ a lonxitude final ou deformada. É útil para expresar os cambios de lonxitude dun cable ou un prisma mecánico. Na Mecánica de sólidos deformables a deformación pode ter lugar segundo diversos modos e en diversas direccións, e pode ademais provocar distorsións na forma do corpo. Nesas condicións a deformación dun corpo pódese caracterizar por un tensor (máis exactamente un campo tensorial) da forma:

[D]={\begin{pmatrix}\varepsilon _{11}&\varepsilon _{12}&\varepsilon _{13}\\\varepsilon _{21}&\varepsilon _{22}&\varepsilon _{23}\\\varepsilon _{31}&\varepsilon _{32}&\varepsilon _{33}\end{pmatrix}}

Onde cada unha das compoñentes da matriz anterior, chamada tensor deformación representa unha función definida sobre as coordenadas do corpo que se obtén como combinación de derivadas do campo de desprazamentos dos puntos do corpo.

Deformacións elástica e plástica

Tanto a deformación unitaria como o tensor deformación pódese descompoñer o valor da deformación en:

Deformación (visco)plástica ou irreversible. Modo de deformación en que o material non regresa á súa forma orixinal logo de retirar a carga aplicada. Isto sucede porque na deformación plástica o material experimenta cambios termodinámicos irreversibles ó adquirir maior enerxía (potencial elástico). A deformación plástica é o contrario á deformación reversible.
Deformación elástica ou reversible: o corpo recupera a súa forma orixinal ó retirar a forza que provoca a deformación. Neste tipo de deformación, o sólido ó variar o seu estado tensional e aumentar a súa enerxía interna en forma de enerxía potencial elástica só pasa por cambios termodinámicos reversibles.

Aínda que comunmente enténdese por materiais elásticos aqueles que sofren grandes elongacións cando se lles aplica unha forza (como a goma elástica que pode estirarse sen dificultade recuperando a súa lonxitude orixinal unha vez que desaparece a carga). Este comportamento, con todo, non é exclusivo destes materiais, de modo que os metais e aliaxes de aplicación técnica, pedras, formigóns e madeiras empregados en construción e en xeral calquera material presenta este comportamento ata un certo valor da forza aplicada; aínda que nos casos apuntados as deformacións son pequenas, ó retirar a carga desaparecen. Así, podemos entender que ata certo límite, calquera material é elástico.

Ao valor máximo da forza aplicada para o que a deformación é elástica denomínaselle límite elástico e é de grande importancia no deseño mecánico, xa que na maioría de aplicacións é este (e non o da rotura), o que se adopta como variable de deseño (particularmente en mecanismos). Unha vez superado o límite elástico aparecen deformacións plásticas (remanentes tras retirar a carga) comprometendo a funcionalidade de certos elementos mecánicos.

Desprazamentos

Cando un medio continuo se deforma, a posición das súas partículas materiais cambia de localización no espazo. Este cambio de posición represéntase polo chamado vector desprazamento, u = (ux, uy, uz). Non debe confundirse desprazamento con deformación, porque son conceptos diferentes aínda que gardan unha relación matemática entre eles:

\varepsilon _{ij}={1 \over 2}\left({\partial u_{i} \over \partial x_{j}}+{\partial u_{j} \over \partial x_{i}}+\sum _{k}{\partial u_{k} \over \partial x_{i}}{\partial u_{k} \over \partial x_{j}}\right)

Por exemplo nun saliente ou ménsula encaixada nun extremo e libre no outro, as deformacións son máximas no extremo encaixado e cero no extremo libre, mentres que os desprazamentos son cero no extremo encaixado e máximos no extremo libre.

Enerxía de deformación

Artigo principal: enerxía de deformación.

A deformación é un proceso termodinámico no que a enerxía interna do corpo acumula enerxía potencial elástica. A partir duns certos valores da deformación pódense producir transformacións do material e parte da enerxía disípase en forma de plastificado, endurecemento, fractura ou fatiga do material.

Véxase tamén

Ligazóns externas

Páxina onde se enumeran aspectos relevantes no traballo de metais por deformación plástica