Física

Anelasticidad

Publicado por Monica González

Muchos materiales empleados en ingeniería cuando están siendo utilizados, son sujetos a fuerzas o cargas. En tales situaciones es necesario conocer las características del material y saber como las deformaciones ocurren.

Para un solido elástico ideal, la deformación elástica no es permanente lo cual significa que cuando su carga es liberada, la pieza vuelve a su forma original. Se admite también que esto es independiente del tiempo. O sea, al ser aplicada una tensión la deformación elástica instantánea permanece constante a lo largo del período de tiempo en que la tensión se mantiene.

En la práctica la mayoría de los materiales presenta un comportamiento anelástico. Esto es, la deformación elástica y dependiente del tiempo: luego de retirar la carga es necesario el pasaje del tiempo infinito para que la deformación retorne a cero (para que el material retome su tamaño inicial).

Esa variación del comportamiento elástico perfecto ocurre debido al arreglo de la microestructura y sus defectos, difusión intersticial y otros arreglos de la microestructura, dependientes del tiempo que acompañan la deformación elástica.

Para los metales, el componente elástico es pequeño pudiendo ser despreciable, ya para algunos polímeros, es elevado y denominado comportamiento viscoelástico.

Descripción del comportamiento anelástico

Un sólido es perfectamente elástico cuando la ley de Hooke es válida completamente

En estas ecuaciones están implícitas tres condiciones que definen el comportamiento de un sólido perfectamente elástico:

1-      La respuesta en deformación para cada nivel de tensión aplicada al sólido posee un único valor de equilibrio y viceversa.

2-      El valor del equilibrio de la respuesta es obtenido instantáneamente

3-      La respuesta es lineal

La anelasticidad es un desvío de la elasticidad perfecto. Un sólido es considerado anelástico cuando la condición 2 no se satisface, esto es, la deformación continuará luego de la aplicación de la tensión y con la liberación de carga será necesario un tiempo finito para que se de la recuperación completa.

Así la ley de Hooke para un sólido anelástico posee el tiempo como una variable, esto es necesario un cierto tiempo para el sólido alcanzar su equilibrio. En este caso la ley de hooke se vuelve:

Al aplicarse una fuerza de tracción en un sólido anelástico y después la retiramos, el sólido demorará un tiempo finito para que exista una recuperación completa. Este auto-ajuste del sistema es llamado relajación.

Comportamiento viscoelástico

El comportamiento mecánico de los polímeros es sensible a la tensión, la temperatura de uso y al tiempo de carga. Estos en temperaturas intermediarias presentan dos componentes:

1-      Componente elástico

2-      Componente viscoso

La deformación elástica es instantánea o sea, la deformación ocurre en el instante en que la tensión es aplicada. Y al retirar la tensión, la deformación es totalmente recuperada. Ya para el comportamiento viscoso la deformación no es instantánea; esto es, en respuesta a una tensión aplicada,  la deformación sucede con atraso o de forma dependiente del tiempo. También esta deformación no es reversible o completamente recuperable luego de la tensión haber sido aliviada.

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