27.2 : Densidad de energía de tensión

Comprender la densidad de energía de deformación en materiales bajo carga axial es crucial para evaluar su comportamiento mecánico y durabilidad. Cuando una varilla se somete a tal carga, se alarga y almacena energía, conocida como energía de deformación, como energía potencial dentro del material. Esta energía se mide en términos de energía por unidad de volumen.

En la región elástica de un material, la relación entre la tensión y la deformación es lineal y sigue la ley de Hooke. La densidad de energía de deformación en esta región se calcula a partir del área bajo la curva tensión-deformación hasta el límite elástico. Esta energía almacenada es recuperable y se conoce como módulo de resiliencia, que indica cuánta energía puede absorber el material y aún así volver a su forma original al descargarse.

Más allá del límite elástico, el material se comporta plásticamente deformándose permanentemente. En esta región plástica, sólo una parte de la energía almacenada es recuperable durante la descarga; el resto se pierde en forma de calor o se utiliza en deformación permanente. La energía total que un material puede absorber antes de romperse se mide mediante el módulo de tenacidad.

Este valor es crucial para aplicaciones que requieren alta resistencia al impacto o ductilidad, ayudando en la selección de materiales para aplicaciones específicas y diseñando estructuras para soportar cargas mecánicas.