Comportamiento Elástico y Plástico

Concepto Básico 

Elasticidad

   Cualidad que cualquier material posee al recuperar su forma anterior u original después de haber sido deformado por la aplicación de una carga o/y fuerza.

Plasticidad

   Al contrario de la elasticidad, esta cualidad o característica la tienen los materiales que se deforman al momento de aplicar una carga o una fuerza, siendo notorio el impacto de esta en el material pues no vuelven a su forma anterior. 

Comportamiento elástico a nivel atómico

  A bajas deformaciones algunos materiales presentan un comportamiento elástico, pero al incrementarse dicho esfuerzo aplicado ocurre una dislocación o deslizamiento atómico que permite absorber energía exhibiendo un comportamiento plástico antes de fracturarse. En el caso de que se exceda el límite elástico el material responderá de manera negativa a los esfuerzos, fallando a través de la generación de grietas en escala atómica.

Bases Físicas del módulo de elasticidad

   Un módulo elástico mide la resistencia de un objeto a la deformación elástica según la Ley de Hooke la tensión es proporcional a la deformación o región elástica y la pendiente es el módulo de elasticidad el módulo de Young.

Módulo de Young

   Es el módulo de elasticidad para esfuerzos de tracción y compresión en el régimen de elasticidad lineal de una deformación uniaxial y comúnmente se evalúa mediante ensayos de tracción.

Ley de Hooke

   La ley de Hooke establece que el alargamiento de un muelle es directamente proporcional al módulo de la fuerza que se le aplique, siempre y cuando no se deforme permanentemente dicho muelle.

            

Deformación Plástica para deslizamiento

   La deformación plástica se produce por el movimiento de las dislocaciones a través de la red cristalina. La dirección del movimiento de avance de las dislocaciones siempre es perpendicular a la línea de dislocación. Si dos dislocaciones poseen el mismo vector b, implica que cuando recorran todo el plano producirán el mismo escalón de deslizamiento.

   En ciencia de materiales, deslizamiento es el proceso por el cual se produce deformación plástica por el movimiento de dislocaciones. Debido a una fuerza externa, partes de la red cristalina se deslizan respecto a otras, resultando en un cambio en la geometría del material.

Moya, J. (2017, 28 de agosto) Deformación plastica Parte 1 Clase Video. YouTube.

Sistema de Deslizamiento en algunas estructuras cristalinas

   Conocidos anteriormente como dislocaciones o defectos lineales, gracias a la aplicación de esfuerzos cortantes a lo largo de un material o de un metal se genera en las redes cristalinas de sus estructuras ciertos deslizamientos en los átomos. Cabe mencionar que estos deslizamientos ocurren solamente en los planos o redes de átomos con mayor densidad que otros.

 

                   

González, C. (2020, 17 de diciembre) Estructuras cristalinas de los materiales. YouTube.

Esfuerzos constantes críticos

Puntos Críticos

Límite de Proporcionalidad

   Este es el punto en el que el material está al límite de ser elástico, si el esfuerzo que experimenta se excede, el material aún puede comportarse elásticamente pero ya no recobrar su forma original.

Límite de Elasticidad

   El material experimenta una deformación aun elástica, esto significa que todavía trata de resistir al esfuerzo y recuperar su forma.

Punto de Fluencia

   En este punto el material deja su propiedad elástica; el esfuerzo ha superado su capacidad y desde este punto en adelante el material se comportará como un material plástico.

Esfuerzo máximo o último

   Llamado también esfuerzo último, en este punto el material a alcanzado su capacidad máxima de resistir al esfuerzo que actúa sobre ella, si la fuerza sigue actuando, entonces a partir de ahora el material colapsará hasta llegar al esfuerzo de rotura.

Esfuerzo de Rotura

   También conocida como el esfuerzo de fractura; este punto es aquella en la que el material sometido al esfuerzo llega a fracturarse de forma permanente.

Fractura y tipos de fractura

   Se define como la separación de un sólido cuando este es sometido a un esfuerzo en dos o más de sus partes. En este sentido, podemos encontrar dos grandes tipos de fracturas: la fractura dúctil y la fractura frágil. Si bien es cierto que, en ocasiones, los dos tipos de fracturas se pueden dar al mismo tiempo, esto es poco frecuente. Lo habitual es que una fractura sea completamente dúctil o totalmente frágil.

Fractura dúctil

-          Ocurre después de la deformación plástica y se caracteriza por una lenta propagación de la grieta, una elongación del material, reducción del área transversal y en el área de la fractura se forma un “cuello de botella”.  

Fractura frágil

  Se produce en planos cristalográficos, llamados planos de fractura. Al contrario de la anterior, esta tiene una rápida propagación de grieta, además de que el inicio de la fractura es de nivel intragranular.