Resiliència (ingenieria)

Péndola de Charpy.

En ingenieria, es diu resiliència d'un material a la energia de deformació (per unitat de volum) que pot ser recuperada d'un cos deformat quan cessa l'esforç que causa la deformació. La resiliència és igual al treball extern realisat per a deformar un material fins al seu llímit elàstic:

(left)

Per a una proveta de material elàstic llineal somesa a tensió axial uniforme:

(left)

donde:

<math>A, L, V = AL\,</math> són l'àrea travessera, la llongitut i el volum respectivament de la proveta.

<math>\sigma_e\,</math> la tensió de llímit elàstic.

<math>E\,</math> el mòdul d'elasticitat del material.

En térmens simples és la capacitat de memòria d'un material per a recuperar-se d'una deformació, producte d'un esforç extern. L'ensaig de resiliència es realisa per mig del Péndola de *Charpy, també nomenat prova *Charpy.

Relació entre resiliència i tenacitat

Relació entre l'esforç i la deformació. La resiliència és l'àrea baix la curva en la zona verda.

Es diferencia de la tenacitat en que esta quantifica la cantitat d'energia almagasenada pel material abans de trencar-se, mentres que la resiliència solament dona conte de l'energia almagasenada durant la deformació elàstica. La relació entre resiliència i tenacitat és generalment monòtona creixent; és dir, quan un material presenta major resiliència que un atre, generalment presenta major tenacitat. No obstant, dita relació no és llineal.

La tenacitat correspon a l'àrea baix la curva d'un ensaig de tracció entre la deformació nula i la deformació corresponent al llímit de trencament (resistència última a la tracció).

La resiliència és la capacitat d'almagasenar energia en el periodo elàstic, i correspon a l'àrea baix la curva de l'ensaig de tracció entre la deformació nula i el llímit de fluencia.

Medició de la resiliència d'un material

La quantificació de la resiliència d'un material es determina per mig d'ensaig pel método Izod o el Péndola de Charpy, resultant un valor indicatiu de la fragilitat o la resistència als chocs del material ensajat. Un elevat grau de resiliència és característic dels acers austenítics, acers en alt contingut de austenita. En acers al carbono, els acers suaus (en menor contingut percentual de carbono), tenen una major resiliència que els acers durs.

Per a un material elàstic llineal, la resiliència pot ser calculada per mig de l'equació:

(left)

On <math>sigma_i</math> és la tensió de fluencia o llímit elàstic i <math>epsilon</math> és la deformació corresponent a dit llímit elàstic. O en térmens de l'energia absorbida en l'impacte i la secció de trencament o final com:

(left)

On <math>I_a</math> representa l'energia absorbida en l'impacte, que resulta ser la mateixa que l'energia potencial que pert la péndola, en un ensaig en el Péndola de Charpy, i que pot ser calculada, per tant, coneixent la diferència entre l'altura inicial de caiguda de la péndola i l'altura que alcança la péndola posteriorment a l'impacte.

Unitats

En el Sistema Internacional d'Unitats s'expressa en julio per metro quadrat (J/m^2).

Entre els materials coneguts més resilents es troba la seda d'aranya (4.500 @kJ/m2), el tendó (2.800) o la banya de mamífers (1.800). L'acer en cables presenta un resiliència elevada (900 kJ/m2). La fusta té resiliències distintes segons el signe de la tensió i la seua orientació respecte a la direcció de les fibres, i els valors de la seua tenacitat poden ser molt superiors en alguns casos.

Referències

Bibliografia

• Franklin E. Fisher. Myer Kutz (ed.). [1] (vol. ), John Wiley & Sons, Inc.

• Est artícul fon creat a partir de la traducció de l'artícul es.wikipedia.org/wiki/Resiliencia (ingeniería) de la Wikipedia en espanyol, baix llicència Creative Commons-BY-SA.