Deformación

Deformación (del lat.  deformatio  - "distorsión"): un cambio en la posición relativa de las partículas del cuerpo, asociado con su movimiento relativo entre sí debido a la aplicación de fuerza, en el que el cuerpo distorsiona su forma. Por lo general, la deformación va acompañada de un cambio en los valores de las fuerzas interatómicas, cuya medida es la tensión mecánica elástica.

Los tipos de deformación se dividen en reversible (elástica) e irreversible (plástica, fluencia). Las deformaciones reversibles desaparecen después del final de la acción de las fuerzas aplicadas, mientras que las deformaciones irreversibles permanecen. Las deformaciones reversibles se basan en el desplazamiento de los átomos del cuerpo desde la posición de equilibrio, y las deformaciones irreversibles se basan en los desplazamientos irreversibles de los átomos a distancias de las posiciones de equilibrio iniciales (después de retirar la carga, se produce una reorientación a una nueva posición de equilibrio). La deformación se define como la relación entre el cambio en la longitud de un objeto deformado y su longitud inicial. La deformación no tiene dimensión física. Tipos de deformación: cortante, compresión, aplastamiento, flexión, torsión, cortante.

Fundamentos físicos y mecánicos de la deformación

La deformación es un cambio en la posición relativa de las partículas del cuerpo, asociado con su movimiento relativo entre sí debido a la aplicación de fuerza, en el que el cuerpo sólido distorsiona su forma. La deformación es el resultado de un cambio en las distancias interatómicas y un reordenamiento de bloques de átomos [1] . Normalmente, la deformación va acompañada de un cambio en los valores de las fuerzas interatómicas , cuya medida es la tensión mecánica elástica [2] .

La deformación de un cuerpo sólido puede ser consecuencia de:

• Transformaciones de fase asociadas a un cambio de volumen ;
• expansión térmica;
• Magnetización ( magnetoestricción );
• La aparición de una carga eléctrica ( efecto piezoeléctrico );
• El resultado de fuerzas externas.

Deformación por tracción-compresión

La tensión o compresión de un objeto sólido se puede describir mediante la expresión:

dónde:

•  es la longitud del elemento después de la deformación;
•  es la longitud original de este elemento.

En la práctica, las pequeñas deformaciones son más comunes, de modo que .

Una cantidad física igual al módulo de la diferencia entre la longitud final e inicial (cambio de tamaño) de un cuerpo deformado se denomina deformación absoluta [3] :

Estrés medio - llamado la intensidad de la distribución de fuerzas internas [4] .

Tipos de deformación

Las deformaciones se dividen en:

• La deformación elástica es una deformación reversible descrita por la ley de Hooke [5] , en la que, después del final de las fuerzas aplicadas, los enlaces interatómicos desplazados vuelven a su posición original.

• La deformación plástica es una deformación irreversible en la que, después del final de las fuerzas aplicadas, se produce un desplazamiento irreversible de los enlaces interatómicos. Durante la deformación plástica de un metal, varias propiedades cambian simultáneamente con un cambio de forma; en particular, durante la deformación en frío, aumenta la resistencia . La naturaleza de la deformación plástica puede ser diferente según la temperatura , la duración de la carga o la velocidad de deformación. Una de las teorías que explican el mecanismo de la deformación plástica es la teoría de las dislocaciones en los cristales . Todos los sólidos reales sometidos a deformación en mayor o menor grado tienen propiedades plásticas. Bajo ciertas condiciones, las propiedades plásticas de los cuerpos pueden despreciarse, como se hace en la teoría de la elasticidad. Un cuerpo sólido puede considerarse elástico con suficiente precisión, es decir, no muestra deformaciones plásticas apreciables hasta que la carga supera el límite elástico .

• Deslizamiento de materiales  : deformaciones irreversibles que ocurren con el tiempo bajo una carga constante. Con el aumento de la temperatura, la velocidad de fluencia aumenta. Casos particulares de fluencia son la relajación y la repercusión elástica .

Los tipos de deformación del cuerpo se dividen:

• tensión-compresión ;
• cambio ;
• doblar _
• torsión _

En la mayoría de los casos prácticos, la deformación observada es una combinación de varias deformaciones simples simultáneas. En última instancia, cualquier deformación se puede reducir a las dos más simples: tensión (o compresión) y cortante .

• Tipos de deformación

• Compresión

• extensión

• Cambio

• Torsión

• curva

La deformación se denomina elástica si desaparece después de quitar la carga que la provocó (es decir, el cuerpo vuelve a su tamaño y forma originales), y plástica si la deformación no desaparece después de quitar la carga (o desaparece de forma incompleta).

Estudio de la deformación

La deformación de un cuerpo físico se determina si se conoce el vector desplazamiento de cada uno de sus puntos.

Física del estado sólido : se dedica al estudio de la deformación de los sólidos en relación con las características estructurales.

Teoría de la elasticidad y plasticidad - considerar desplazamientos y tensiones en sólidos deformables. Los cuerpos se tratan como "sólidos".

La mecánica de un cuerpo sólido deformable se ocupa del estudio de los estados de equilibrio y desplazamientos en cuerpos reales, teniendo en cuenta los cambios en las distancias entre partículas en el proceso de desplazamiento. En este caso, los cuerpos reales se consideran sólidos [4] .

Continuidad - Se entiende por continuidad los objetos materiales del cuerpo que ocupan todo el volumen del espacio de forma continua, el cual está limitado por superficies continuas [4] . El cuerpo es continuo si satisface las condiciones de continuidad [5] . El concepto de continuidad también se aplica a los volúmenes elementales en los que se puede dividir mentalmente un cuerpo.

Ley de Hooke : describe el comportamiento de un sólido deformable en la zona elástica.

Para líquidos y gases, cuyas partículas son fácilmente móviles, el estudio de la deformación se reemplaza por el estudio de la distribución instantánea de velocidades.

El cambio en la distancia entre los centros de cada dos volúmenes infinitesimales adyacentes en un cuerpo que no experimenta discontinuidades debe ser pequeño en comparación con el valor inicial de esta distancia.

Medición de deformaciones

La deformación se mide ya sea en el proceso de prueba de materiales para determinar sus propiedades mecánicas, o cuando se estudia una estructura en especie o en modelos para juzgar la magnitud de las tensiones.

Las deformaciones elásticas son muy pequeñas y su medición requiere una gran precisión.

La medida de las deformaciones se denomina galga extensiométrica .

Las medidas de deformación se realizan utilizando:

• medidores de tensión ;
• medidores de tensión ;
• Método óptico de polarización de investigación de voltaje;
• Análisis de difracción de rayos X.

Para medir las deformaciones plásticas locales, se utiliza el moleteado en la superficie de un producto de malla, el barniz que se agrieta fácilmente o las juntas frágiles se utilizan como material.

Literatura

• Rabotnov Yu. N. Resistencia de los materiales. — M .: Fizmatgiz, 1962.
• Kuznetsov V.D. Física del estado sólido. - 2ª ed. - Tomsk, 1941-1947. - V. 2-4.
• Sedov LI Introducción a la mecánica continua. — M .: Fizmatgiz, 1962.
• Deformación // Gran enciclopedia soviética (en 30 volúmenes) / A. M. Prokhorov (editor en jefe). - 3ra ed. - M . : Sov. Enciclopedia, 1972. - T. VIII. - S. 175. - 592 pág.

Véase también

• El modelo de luz polarizada  es un modelo para estudiar los estados tensionados de estructuras y sus elementos.
• ley de Hooke
• El módulo de Young
• el coeficiente de Poisson
• constante cojo
• Deformación por cizallamiento
• Deformación elástica
• deslizamiento de materiales

Enlaces

• Deformación plástica de metales  - Película educativa. Producción Soyuzvuzfilm.

Notas

1. ↑ Gulyaev A.P. Metalurgia. Libro de texto para escuelas secundarias. - 6to. - M. : Metalurgia, 1985. - S. 54-71. — 544 pág.
2. ↑ Gran Enciclopedia Soviética. - 2do. - Gran Enciclopedia Soviética. - T. 14. - S. 183-185.
3. ↑ Sólidos y sus propiedades (§ 4. Propiedades mecánicas de los sólidos) (enlace inaccesible) . Consultado el 2 de marzo de 2016. Archivado desde el original el 15 de marzo de 2016. (indefinido) 
4. ↑ 1 2 3 Tolokonnikov L. A. Mecánica de un cuerpo sólido deformable: un libro de texto para universidades. - M. : Escuela Superior, 1979. - S. 318.
5. ↑ 1 2 Katz A. M. Teoría de la elasticidad . - 2do. - San Petersburgo. : Lan, 2002. - S.  44 . — 208 págs. — ISBN 5-8114-0453-0 .