27.2 : Densidade de Energia de Deformação

Compreender a densidade de energia de deformação em materiais sob carga axial é crucial para avaliar seu comportamento mecânico e durabilidade. Quando uma haste é submetida a tal carga, ela se alonga e armazena energia, conhecida como energia de deformação, como energia potencial dentro do material. Essa energia é medida em termos de energia por unidade de volume.

Na região elástica de um material, a relação entre a tensão e a deformação é linear e segue a Lei de Hooke. A densidade de energia de deformação nesta região é calculada a partir da área sob a curva tensão-deformação até o limite elástico. Essa energia armazenada é recuperável e é chamada de módulo de resiliência, que indica quanta energia o material pode absorver e ainda retornar à sua forma original ao ser descarregado.

Além do limite elástico, o material se comporta plasticamente, deformando-se permanentemente. Nesta região plástica, apenas parte da energia armazenada é recuperável no descarregamento; o restante é perdido na forma de calor ou utilizado na deformação permanente. A energia total que um material pode absorver antes da ruptura é medida pelo módulo de tenacidade.

Este valor é crucial para aplicações que exigem alta resistência ao impacto ou ductilidade, auxiliando na seleção de materiais para aplicações específicas e no projeto de estruturas para suportar cargas mecânicas.