27.1 : Energia de Deformação

A energia de deformação é um conceito fundamental no campo da ciência dos materiais e da engenharia estrutural, descrevendo a energia absorvida por um material ou estrutura quando este é deformado sob carga.

Considere uma haste fixada em uma extremidade e submetida a uma força axial na extremidade livre. Esta força axial induz tensão dentro da haste, levando ao seu alongamento. À medida que a força axial aumenta, também aumenta o alongamento da haste, ilustrando uma relação direta entre a força aplicada e a deformação resultante. Este comportamento pode ser representado graficamente por um gráfico carga-deformação.

O trabalho realizado pela força axial para alongar a haste em uma pequena quantidade é igual ao produto da força pelo alongamento correspondente. Graficamente, este trabalho corresponde à área sob a curva carga-deformação para um determinado alongamento. Para calcular o trabalho total realizado na barra para qualquer alongamento dado, deve-se integrar a equação força-alongamento nos limites de alongamento. Este trabalho total representa a entrada de energia no sistema, que é armazenada como energia de deformação. Dentro do limite elástico do material, a energia de deformação U armazenada no material devido à deformação elástica é proporcional ao quadrado do alongamento.

O conceito de energia de deformação permite aos engenheiros quantificar a capacidade de absorção de energia de um material ou componente, o que é essencial para avaliar a sua capacidade de suportar cargas sem sofrer deformações permanentes ou falhas. A energia de deformação também desempenha um papel fundamental em diversas aplicações de engenharia, como no projeto de amortecedores, dispositivos de armazenamento de energia e na análise de forças de impacto.