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Teoría de la plasticidad

1950
  • Henri Tresca
  • Richard von Mises
  • Daniel C. Drucker
  • William Prager
Taller de conformado de metales que demuestra las aplicaciones de la teoría de la plasticidad en mecánica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La plasticidad es la teoría que describe la deformación de un material sólido que experimenta cambios irreversibles de forma en respuesta a fuerzas aplicadas. A diferencia de la elasticidad, donde la deformación se recupera al cesar la carga, la deformación plástica es permanente. La teoría incluye un criterio de fluencia para definir el inicio de la plasticidad y una regla de flujo para describir la evolución de la deformación plástica. cepay una regla de endurecimiento.

La teoría de la plasticidad proporciona el marco para analizar materiales sometidos a esfuerzos más allá de su límite elástico. La transición del comportamiento elástico al plástico se rige por un criterio de fluencia, que define una superficie en el espacio de esfuerzos (la superficie de fluencia). Para estados de esfuerzo dentro de esta superficie, el material se comporta elásticamente. Cuando el estado de esfuerzo alcanza la superficie, comienza la deformación plástica. Dos de los criterios de fluencia más comunes para metales son el de Tresca (esfuerzo cortante máximo) y von Mises criterios (de energía de distorsión máxima).

Una vez que se produce la fluencia, la evolución de la deformación plástica se describe mediante una regla de flujo. La más común es la regla de flujo asociada, que establece que el incremento de la deformación plástica se produce en dirección normal a la superficie de fluencia. Esto determina las proporciones relativas de los componentes de la deformación plástica.

Finalmente, una regla de endurecimiento describe cómo cambia la superficie de fluencia a medida que se acumula la deformación plástica. El endurecimiento isotrópico supone que la superficie de fluencia se expande uniformemente en todas las direcciones, lo que significa que el material... límite elástico El endurecimiento isotrópico aumenta por igual independientemente de la dirección de la carga. Por otro lado, el endurecimiento cinemático supone que la superficie de fluencia se desplaza en el espacio de tensiones sin cambiar su tamaño, lo cual resulta útil para modelar el efecto Bauschinger observado en la carga cíclica. Los modelos más complejos combinan el endurecimiento isotrópico y el cinemático para capturar con precisión el comportamiento real del material bajo trayectorias de carga complejas. Estos tres componentes —criterio de fluencia, regla de flujo y regla de endurecimiento— constituyen el núcleo de la teoría clásica de la plasticidad.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Teoría de la elasticidad lineal
  • Observaciones de deformación permanente en metales por artesanos y primeros ingenieros
  • El trabajo de Coulomb sobre la fricción y la mecánica de suelos
  • Desarrollo del cálculo tensorial

Aplicaciones

  • Procesos de conformado de metales como laminación, forja y extrusión
  • análisis de resistencia a los choques de automóviles
  • Diseño de estructuras para soportar terremotos o impactos
  • Ingeniería geotécnica para modelar el comportamiento del suelo bajo cargas pesadas

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • shape-memory alloys with tailored plastic deformation paths for self-actuating devices
  • Procesos de fabricación avanzados que utilizan deformación plástica controlada para inducir tensiones residuales beneficiosas.
  • Modelos de materiales basados ​​en IA que aprenden reglas de endurecimiento complejas directamente de los datos experimentales.
  • Metales autocurativos que utilizan flujo plástico para cerrar microfisuras.
  • Estructuras de absorción de energía para naves espaciales que dependen de mecanismos predecibles de colapso plástico.
  • Materiales biomiméticos que imitan el comportamiento plástico del hueso para mejorar los implantes ortopédicos.
  • modelos computacionales para la formación planetaria que simulan la acreción mediante deformación plástica a gran escala
  • Procesos de reciclaje que utilizan modelos de plasticidad para optimizar la reforma de materiales de desecho.
Relacionado con: plasticidad, deformación plástica, criterio de fluencia, regla de flujo, endurecimiento, von Mises, Tresca, inelástico.

Contexto histórico

Teoría de la plasticidad

1936-01-01
1938
1940
1950
1950
1950
1950
1933
1937
1940
1947
1950
1950
1950
1950

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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