Un campo de tensión es la distribución de fuerzas internas en un cuerpo que equilibran un conjunto dado de fuerzas externas. Los campos de tensión se utilizan ampliamente en dinámica de fluidos y ciencia de materiales . Considere que uno puede imaginar los campos de estrés como el estrés creado al agregar un medio plano adicional de átomos a un cristal . Los enlaces están claramente estirados alrededor de la ubicación de la dislocación.y este estiramiento hace que se forme el campo de tensión. Los enlaces atómicos cada vez más alejados del centro de dislocación se estiran cada vez menos, por lo que el campo de tensión se disipa a medida que aumenta la distancia desde el centro de dislocación. Cada dislocación dentro del material tiene un campo de tensión asociado. La creación de estos campos de tensión es el resultado de que el material intenta disipar la energía mecánica que se ejerce sobre el material. Por convención, estas dislocaciones se etiquetan como positivas o negativas dependiendo de si el campo de tensión de la dislocación es principalmente de compresión o tracción.
Al modelar las dislocaciones y sus campos de tensión como cargas positivas ( campo de compresión ) o negativas ( campo de tracción ), podemos comprender cómo las dislocaciones interactúan entre sí en la red. Si dos campos similares entran en contacto entre sí, serán repelidos entre sí. Por otro lado, si dos cargas opuestas entran en contacto entre sí, se sentirán atraídas entre sí. Estas dos interacciones fortalecerán el material de diferentes maneras. Si dos campos cargados de forma equivalente entran en contacto y están confinados a una región particular, se necesita una fuerza excesiva para superar las fuerzas repulsivas necesarias para provocar el movimiento de dislocación uno al lado del otro. Si dos campos con cargas opuestas entran en contacto entre sí, se fusionarán entre sí para formar un trote. Un trote puede modelarse como un pozo potencial que atrapa las dislocaciones. Por lo tanto, se necesita una fuerza excesiva para separar las dislocaciones. Dado que el movimiento de dislocación es el mecanismo principal detrás de la deformación plástica, el aumento de la tensión necesaria para mover las dislocaciones aumenta directamente el límite elástico del material.
La teoría de los campos de tensión se puede aplicar a varios mecanismos de refuerzo de materiales. Los campos de estrés se pueden crear agregando átomos de diferentes tamaños a la red (fortalecimiento de solutos). Si se agrega un átomo más pequeño a la red, se crea un campo de tensión de tracción. Los enlaces atómicos son más largos debido al radio más pequeño del átomo de soluto. De manera similar, si se agrega un átomo más grande a la red, se crea un campo de tensión de compresión. Los enlaces atómicos son más cortos debido al radio más grande del átomo de soluto. Los campos de tensión creados al agregar átomos de soluto forman la base del proceso de fortalecimiento del material que ocurre en las aleaciones .
Otras lecturas
- Arno Zang, Ove Stephansson, Campo de estrés de la corteza terrestre , Springer, 2010. Capítulo 1, Introducción, página 1