27.1 :  tensione energetica

L'energia di deformazione è un concetto fondamentale nel campo della scienza dei materiali e dell'ingegneria strutturale, che descrive l'energia assorbita da un materiale o da una struttura quando viene deformato sotto carico.

Consideriamo un'asta fissata ad un'estremità e soggetta ad una forza assiale all'estremità libera. Questa forza assiale induce uno stress all'interno dell'asta, portando al suo allungamento. All'aumentare della forza assiale, aumenta anche l'allungamento dell'asta, illustrando una relazione diretta tra la forza applicata e la deformazione risultante. Questo comportamento può essere rappresentato graficamente da un grafico carico-deformazione.

Il lavoro compiuto dalla forza assiale per allungare leggermente l'asta è uguale al prodotto della forza per l'allungamento corrispondente. Graficamente questo lavoro corrisponde all'area sotto la curva carico-deformazione per un dato allungamento. Per calcolare il lavoro totale svolto sull'asta per un dato allungamento, è necessario integrare l'equazione forza-allungamento oltre i limiti di allungamento. Questo lavoro totale rappresenta l'energia immessa nel sistema, che viene immagazzinata come energia di deformazione. Entro il limite elastico del materiale, l'energia di deformazione U immagazzinata nel materiale a causa della deformazione elastica è proporzionale al quadrato dell'allungamento.

Il concetto di energia di deformazione consente agli ingegneri di quantificare la capacità di assorbimento di energia di un materiale o componente, essenziale per valutare la sua capacità di sopportare carichi senza subire deformazioni o cedimenti permanenti. L'energia di deformazione svolge anche un ruolo fondamentale in varie applicazioni ingegneristiche, come la progettazione di ammortizzatori, dispositivi di accumulo di energia e nell'analisi delle forze di impatto.