Plasticidad (física)

En física y ciencia de los materiales , la plasticidad , también conocida como deformación plástica , es la capacidad de un material sólido para sufrir una deformación permanente , un cambio de forma irreversible en respuesta a las fuerzas aplicadas. [1] [2] Por ejemplo, una pieza sólida de metal que se dobla o golpea en una nueva forma muestra plasticidad a medida que ocurren cambios permanentes dentro del material mismo. En ingeniería, la transición del comportamiento elástico al comportamiento plástico se conoce como fluencia .

La deformación plástica se observa en la mayoría de los materiales, particularmente en metales , suelos , rocas , hormigón y espumas . [3] [4] [5] [6] Sin embargo, los mecanismos físicos que causan la deformación plástica pueden variar ampliamente. A escala cristalina , la plasticidad de los metales suele ser consecuencia de dislocaciones . Dichos defectos son relativamente raros en la mayoría de los materiales cristalinos, pero son numerosos en algunos y en parte de su estructura cristalina; en tales casos, puede resultar una cristalinidad plástica . en frágilEn materiales como roca, hormigón y hueso, la plasticidad se debe principalmente al deslizamiento en las microfisuras . En materiales celulares como espumas líquidas o tejidos biológicos , la plasticidad es principalmente una consecuencia de los reordenamientos de burbujas o células, en particular los procesos T1 .

Para muchos metales dúctiles , la carga de tracción aplicada a una muestra hará que se comporte de manera elástica. Cada incremento de carga va acompañado de un incremento proporcional de extensión. Cuando se retira la carga, la pieza vuelve a su tamaño original. Sin embargo, una vez que la carga supera un umbral, el límite elástico, la extensión aumenta más rápidamente que en la región elástica; ahora, cuando se retira la carga, quedará cierto grado de extensión.

La deformación elástica , sin embargo, es una aproximación y su calidad depende del marco temporal considerado y de la velocidad de carga. Si, como se indica en el gráfico adjunto, la deformación incluye deformación elástica, también se suele denominar "deformación elastoplástica" o "deformación elástico-plástica".

La plasticidad perfecta es una propiedad de los materiales para sufrir deformaciones irreversibles sin que aumenten las tensiones o las cargas. Los materiales plásticos que han sido endurecidos por una deformación previa, como el conformado en frío , pueden necesitar tensiones cada vez más altas para deformarse aún más. En general, la deformación plástica también depende de la velocidad de deformación, es decir, normalmente se deben aplicar tensiones más altas para aumentar la velocidad de deformación. Se dice que tales materiales se deforman viscoplásticamente .

La plasticidad de un material es directamente proporcional a la ductilidad y maleabilidad del material.

Curva de tensión-deformación que muestra el comportamiento de fluencia típico para aleaciones no ferrosas . ( Esfuerzo ,  , mostrado como función de la deformación ,  .)
  1. Límite elástico verdadero
  2. límite de proporcionalidad
  3. Límite elástico
  4. Límite elástico compensado
Una curva de tensión-deformación típica del acero estructural .
  • 1: fuerza máxima
  • 2: Límite elástico (límite elástico)
  • 3: Ruptura
  • 4: región de endurecimiento por deformación
  • 5: Región de estrechamiento
  • A: Tensión aparente ( F / A 0 )
  • B: Estrés real ( F / A )
Plasticidad bajo un nanoindentador esférico en (111) cobre. Se omiten todas las partículas en posiciones reticulares ideales y el código de color se refiere al campo de tensión de von Mises.
Una curva de tensión-deformación uniaxial idealizada que muestra los regímenes de deformación elástica y plástica para la teoría de la plasticidad de la deformación
Comparación del criterio de Tresca con el criterio de Von Mises
Las superficies de fluencia de von Mises en coordenadas de tensión principal circunscriben un cilindro alrededor del eje hidrostático. También se muestra la superficie de fluencia hexagonal de Tresca .