Deformació

Deformació

La deformació és un procés físic de canvi de forma o volum d'un sòlit deformable. El terme també s'aplica a qualsevol mida quantitativa que quantifique eixe canvi de forma o volum. En casos simples la deformació és una mida de l'estiramiento o acurtada d'una llongitut física, en casos més complexos com el canvi de forma d'un cos tridimensional s'usa alguna forma de tensor de deformació. Les mides de deformació permeten determinar el treball físic de deformació que típicament s'acumula dins del cos en forma d'energia de deformació i és usat per a determinar l'estat intern d'un cos o si es produïx falla elàstica, trencament o algun tipo de deformació irreversible.

Mides de la deformació

Deformació unidimensional

La magnitut més simple per a medir la deformació és lo que en ingenieria es diu deformació axial o deformació unitària. Es definix com el canvi de llongitut per unitat de llongitut:

A on $s$ és la llongitut inicial de la zona en estudi i $s^{\prime }$ la llongitut final o deformada. És útil per a expressar els canvis de llongitut d'un cable o un prisma mecànic. La deformació calculada d'acort a (*) es diu deformació ingenieril. En la pràctica es poden usar atres mides relacionades en estes com el estiramiento:

La deformació axial logarítmica o deformació de Hencky que es definix com:

La deformació de Green-Lagrange ve donada per:

La deformació de Euler-Almansi ve donada per:

Deformació d'un cos

En la mecànica de sòlits deformables la deformació pot tindre lloc segons diversos modos i en diverses direccions, i pot ademés provocar distorsió en la forma del cos, en eixes condicions la deformació d'un cos es pot caracterisar per un tensor (més exactament un camp tensorial) de la forma:

A on cada una de les components de la matriu anterior, cridada tensor deformació representa una funció definida sobre les coordenades del cos que s'obté com a combinació de derivades del camp de desplaçaments dels punts del cos.

Deformacions elàstica, plàstica i trencament

Tant per a la deformació unitària com per al tensor deformació es pot descompondre el valor de la deformació en:

• Deformació plàstica, irreversible o permanent. Modo de deformació en que el material no retorna a la seua forma original despuix de retirar la càrrega aplicada. Açò succeïx perque, en la deformació plàstica, el material experimenta canvis termodinàmics irreversibles en adquirir major energia potencial elàstica. La deformació plàstica és lo contrari a la deformació reversible.
• Deformació elàstica, reversible o no permanent, el cos recupera la seua forma original en retirar la força que li provoca la deformació. En este tipo de deformació, el sòlit, en variar el seu estat tensional i aumentar el seu energia interna en forma de energia potencial elàstica, solament passa per canvis termodinàmics reversibles.

•Deformació per trencament, ocorre quan el material es fractura o trenca per una força excessiva.

Comunament s'entén per materials elàstics, aquells que sofrixen grans elongació quan se'ls aplica una força, com la goma elàstica que pot estirar-se sense dificultat recuperant la seua llongitut original una volta que desapareix la càrrega. Este comportament, no obstant, no és exclusiu d'estos materials, de modo que els metals i aleacions d'aplicació tècnica, pedres, formigons i fustes amprats en construcció i, en general, qualsevol material, presenta este comportament fins a un cert valor de la força aplicada; si be en els casos apuntats les deformacions són menudes, en retirar la càrrega desapareixen.

Al valor màxim de la força aplicada sobre un objecte per a que la seua deformació siga elàstica se li denomina llímit elàstic i és de gran importància en el disseny mecànic, ya que en la majoria d'aplicacions és este i no el del trencament, el que s'adopta com a variable de disseny (particularment en mecanismes). Una volta superat el llímit elàstic apareixen deformacions plàstiques (que són permanents despuix de retirar la càrrega) comprometent la funcionalitat de certs elements mecànics.