Plasticidad 

El estudio de la mecánica de los materiales, ha estudiado algunos

principios de la elasticidad y plasticidad 

como:

1. Todas las deformaciones son recuperables: una vez retirada la carga que ocasionó una deformación, ésta desaparece por completo y el cuerpo regresa a su estado original.
2. Las componentes desviadora y esférica están desacopladas: campos de tensiones de tipo esférico únicamente producen cambios de volumen (pero no distorsiones), mientras que campos de tensiones de tipo desviador puro (con componente esférica nula) producen únicamente distorsiones (pero no cambios de volumen.
3.  No hay rotura: las tensiones pueden aumentar de manera indefinida sin que las propiedades del material cambien, ni que el cuerpo llegue a un estado último de rotura.

Estas tres características no se cumplen, en general, para materiales reales: las deformaciones son, al menos en parte, permanentes; en muchos casos existe acoplamiento entre las componentes esférica y desviadora (dilatancia); y las tensiones no pueden aumentar de manera indefinida sin que el material llegue a un estado límite de agotamiento y se produzca la rotura u otros cambios de comportamiento.

Por todo ello, parece razonable plantearse la necesidad de:

• determinar de forma directa los estados últimos y de rotura
• modelar deformaciones no recuperables
• modelar cambios de comportamiento
• modelar, con rigor, materiales frágiles o reblandecibles

Éstas últimas consideraciones son estudiadas  a partir la plasticidad de los materiales. La teoría de la plasticidad fue desarrollada a partir de 1930 inicialmente para metales, y puede ser aplicada a otros tipos de materiales.

La plasticidad es la propiedad mecánica de un material inelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.

En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.

 Por ejemplo en la siguiente figura, se tiene la de curva tensión-deformación para un esfuerzo uniaxial de tracción, en un metal dúctil con comportamiento elasto-plástico: el comportamiento es elástico lineal para pequeñas deformaciones (tramo recto de color azul) y presenta plasticidad a partir de cierto límite.

En los materiales elásticos, en particular en muchos metales dúctiles, un esfuerzo de tracción pequeño lleva aparejado un comportamiento elástico. Eso significa que pequeños incrementos en la tensión de tracción comporta pequeños incrementos en la deformación, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformación completamente reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un límite, llamado límite elástico, tal que si cierta función homogénea de las tensiones supera dicho límite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no-reversibles.

Este tipo de comportamiento elasto-plástico descrito más arriba es el que se encuentra en la mayoría de metales conocidos, y también en muchos otros materiales. El comportamiento perfectamente plástico es algo menos frecuente, e implica la aparición de deformaciones irreversibles por pequeña que sea la tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plástico. Otros materiales además presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos progresivamente más grandes para aumentar su deformación plástica total. E incluso los comportamientos anteriores pueden ir acompañados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones sean mayores en casos de velocidades de deformación altas, dicho comportamiento se conoce con el nombre de visco-plasticidad.

Un comportamiento próximo al elástico lineal hasta que la tensión aplicada alcanza un cierto valor σY (que llamamos límite de fluencia). Una vez alcanzado este valor, se produce un cambio de comportamiento, por el cual las deformaciones crecen mucho más rápido, mientras que la tensión se mantiene sensiblemente constante o varía muy poco: el material “fluye.” 

Una vez alcanzado el régimen elasto-plástico (es decir, después de que la tensión haya sobrepasado el valor σY), las deformaciones no son recuperables en su totalidad. En efecto, observando un ciclo de carga y descarga como el OAB indicado en la figura, observamos que la deformación existente en el punto A es igual a la ecuación dada, y alcanzado un cierto valor de las deformaciones, se produce rotura del material :

Generalizando los distintos tipos de comportamiento que puede presentar la pieza sometida a estudio, se diferencian tres tipos de plasticidad:

Plasticidad perfecta: la superficie de fluencia depende únicamente de las tensiones,  no cambia de tamaño durante el proceso de carga.

Plasticidad rigidizable: la superficie de fluencia se expande (se “hincha”) durante el proceso de carga.

Plasticidad reblandecible: la superficie de fluencia se contrae durante el proceso de carga.

Muchas veces se confunden los términos elasticidad con plasticidad, te dejo un vídeo instructivo para que puedas diferenciar estos dos conceptos.