27.2 : Densità di deformazione-energia

Comprendere la densità dell'energia di deformazione nei materiali sottoposti a carico assiale è fondamentale per valutarne il comportamento meccanico e la durabilità. Quando un'asta è sottoposta a un tale carico, si allunga e immagazzina energia, nota come energia di deformazione, come energia potenziale all'interno del materiale. Quest’energia viene misurata in termini di energia per unità di volume.

Nella regione elastica di un materiale, la relazione tra sforzo e deformazione è lineare e segue la legge di Hooke. La densità di energia di deformazione in questa regione è calcolata dall'area sotto la curva sforzo-deformazione fino al limite elastico. Quest’energia immagazzinata è recuperabile e viene definita modulo di resilienza, che indica quanta energia il materiale può assorbire e ritornare comunque alla sua forma originale dopo lo scarico.

Oltre il limite elastico il materiale si comporta plasticamente deformandosi permanentemente. In questa regione plastica solo una parte dell'energia immagazzinata è recuperabile mediante scarico; il resto viene perso sotto forma di calore o utilizzato in deformazione permanente. L'energia totale che un materiale può assorbire prima della rottura viene misurata dal modulo di tenacità.

Questo valore è fondamentale per le applicazioni che richiedono elevata resistenza agli urti o duttilità, aiutando nella selezione dei materiali per applicazioni specifiche e nella progettazione di strutture per resistere a carichi meccanici.