COMPORTAMIENTO INELÁSTICO DE LOS MATERIALES

COMPORTAMIENTO INELÁSTICO DE LOS MATERIALES El término plástico se utiliza para describir ciertas expresiones, como carga plástica. El término plasticidad se utiliza para describir el comportamiento inelástico de un material que presenta deformaciones permanentes cuando éste se descarga. El comportamiento inelástico del material puede ocurrir bajo un estado de esfuerzos multiaxial de un sólido sujeto a acciones de carga, aun cuando ninguno de los esfuerzos excede el esfuerzo uniaxial del material. La implicación es que, bajo un estado multiaxial de esfuerzos, el inicio de la fluencia o daño está gobernada por otra cantidad, diferente a las componentes de esfuerzo individuales. Por lo que es necesario combinar las componentes de esfuerzo en esfuerzos efectivos uniaxiales. Este esfuerzo efectivo se compara con alguna propiedad del material, generalmente el esfuerzo uniaxial de fluencia, mediante un criterio de fluencia para predecir el inicio del comportamiento no lineal del material. El comportamiento del material se puede clasificar como elástico, plástico, viscoelástico, visco plástico o daño, dependiendo de su respuesta a las condiciones de carga. Si la trayectoria de descarga del material coincide con la trayectoria de carga, el proceso es reversible, por lo que el comportamiento del material es elástico (Fig. 2.11a). Si la trayectoria de descarga no sigue la trayectoria de carga, el comportamiento del material es inelástico. Un material que se comporta en forma plástica si no regresa a su estado no deformado después de que se retira la carga aplicada (Fig. 2.11b), pues existen deformaciones permanentes . Si después de retirar la carga, el material sigue respondiendo con el tiempo, la respuesta se denomina viscoelástica o viscoplástica: si después de remover la carga, la respuesta esfuerzo-deformación del material regresa al origen, se le llama un comportamiento viscoelástico (Fig. 2.11c), si éste mantiene deformaciones permanentes, no regresará al origen, denominándosele viscoplástico (Fig. 2.11d).

Figura 2.11: Tipos de respuesta no lineal: a) elástico, b) plástico, c) viscoelástico y d) viscoplástico.

MODELOS DE CURVAS UNIAXIALES ESFUERZO-DEFORMACIÓN En pruebas de esfuerzo uniaxial, la transición entre la respuesta lineal elástica e inelástica (no lineal) puede ser abrupta, Fig. 2.12a, o gradual, Fig. 2.12b. Para un comportamiento abrupto, el cambio se identifica por un cambio súbito de la curva esfuerzo-deformación, el nivel de esfuerzo en este punto se le llama esfuerzo de fluencia . En el caso de una transición gradual, el esfuerzo de fluencia se define como el esfuerzo correspondiente a una deformación permanente dada, , que permanece después de retirar la carga. Las curvas esfuerzo-deformación reales como la que se muestra en la Fig. 2.12a, son difíciles de emplearse en soluciones matemáticas de problemas complejos, por lo que se utilizan modelos idealizados de la respuesta del material. Por ejemplo, la curva uniaxial esfuerzo-deformación de la Fig. 2.12a puede idealizarse como se muestra en la Fig. 2.13a, incluyendo la descarga, en este caso se le denomina que la respuesta del material es elástica perfectamente plástica o elastoplástica. Para materiales que presentan endurecimiento en la parte inicial de comportamiento no lineal como el acero, en el que el esfuerzo incrementa como las deformaciones, la curva esfuerzodeformación puede idealizarse como una curva bilineal, la respuesta de este material se le denomina elástica lineal con endurecimiento por deformación. Para este tipo de diagrama esfuerzo-deformación idealizado, el esfuerzo de fluencia , , es el esfuerzo en el punto B, Fig. 2.13b. Se enfatiza que el comportamiento real de un material puede no seguir la curva esfuerzo-deformación idealizada después de la descarga, pues algunos materiales, como los metales, exhiben el efecto de Bauschinger, como se muestra en la Fig. 2.13a. Si el comportamiento elástico se desprecia, se puede realizar la idealización de las curvas dela Fig. 2.13 como se muestran en la Fig. 2.14. Para la idealización de la Fig. 2.14a se le llama rígido plástico perfecto, y la idealización de la Fig. 2.14b se le llama endurecimiento por deformación rígido. En general, la respuesta del material en la que las deformaciones elásticas se ignoran, se le denomina respuesta plástica-rígida.

Figura 2.12: Curvas esfuerzo-deformación experimentales, respuesta: a) abrupta y b) gradual.

Figura 2.13: Curvas esfuerzo-deformación idealizadas, respuesta: a) elastoplástica y b) elástica con endurecimiento por deformación.

Figura 2.14: Curvas esfuerzo-deformación idealizados como rígidos, respuesta: a) elastoplástica y b) elástica con endurecimiento por deformación.