Co to jest deformacja sprężysta?

Odkształcenie sprężyste jest odwracalną zmianą kształtu materiału, w którym zgina się z pozycji i odskakuje po zwolnieniu naprężenia. Typowy przykład można zobaczyć w okularach z ramkami pamięci, które użytkownik może zgiąć lub zgnieść w dłoni przed zwolnieniem, co pozwala mu powrócić do normalnego kształtu. Tę właściwość można zobaczyć w różnych materiałach, a ocena linii podziału między odkształceniem sprężystym i plastycznym, w którym zmiana kształtu staje się trwała, jest ważną częścią badań materiałów.

W przypadku wielu materiałów pożądana jest pewna elastyczność. Zdolność do cofnięcia się po stosunkowo niskim naprężeniu może utrzymać materiały trwałe i użyteczne dłużej. Tworzywa pamięci, pianki, metale i żele wykazują tę cechę. Elastyczność materiału pozwala mu odzyskać siły po naprężeniu, aby przywrócić normalną funkcjonalność, chociaż z czasem i w pewnych warunkach materiał może stać się kruchy i może nie wykazywać tak szerokiego zakresu odkształceń sprężystych. Materiały często stają się mniej giętkie, gdy są zimne lub poddawane utwardzającym się chemikaliom, które zakłócają ich elastyczność.

Dzięki odkształceniu plastycznemu materiał na stałe zmienia kształt, choć nie zawodzi. Może to być również przydatną cechą niektórych materiałów; na przykład bariery drogowe są czasami zaprojektowane tak, aby pod naciskiem samochodu pozostały na miejscu, aby zatrzymać samochody bez odbijania ich z powrotem na jezdnię. Gdy materiał zawodzi z powodu naprężenia, może to stanowić ryzyko. Mówi się, że materiały o niskim punkcie uszkodzenia są kruche.

Testowanie materiałów może określić, o ile ewentualne odkształcenie sprężyste wykazuje materiał. Może być możliwe dostosowanie konfiguracji materiału w celu zwiększenia elastyczności. Na przykład w przypadku tworzyw polimerowych można do mieszanki dodać specjalne materiały zmiękczające, aby umożliwić jej zgięcie i poddanie się naciskowi bez trwałej zmiany kształtu. Elastyczna deformacja pod naciskiem może być użyteczna w przypadku pianek z pamięcią w siedzeniach, które mogą się poddać pod ciężarem i sprężynować, aby pomieścić inną siedzącą.

Problemem może być zbyt duża deformacja sprężysta. W przypadku niektórych materiałów elastyczność nie jest pożądaną cechą, a materiał jest bardziej kruchy, ale mocniejszy, dzięki czemu jest odporny na obciążenia. Na przykład w budynku niewielka ilość podarunku może zapobiec problemom, ale jeśli dźwigary zginają się i wyginają gwałtownie, może uszkodzić inne elementy konstrukcyjne w budynku. Może to spowodować pęknięcia okładziny, uszkodzenia instalacji elektrycznych, nierówne ściany i podłogi itp.