E4 Propiedades Mecánicas Base (Frágiles)

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La ausencia de mecanismos de plasticidad es el rasgo que define, en este modelo, el comportamiento mecánico intrínseco del cerámico: a diferencia de un metal, que dispone de mecanismos de plasticidad para deformarse permanentemente antes de romperse, este cerámico carece de ellos, y esa carencia es la que gobierna cómo responden su módulo elástico y su resistencia a la flexión frente a la porosidad del material. Desarrollamos primero por qué esa ausencia de mecanismos de plasticidad importa.

Que el cerámico carezca de mecanismos de plasticidad hace que no pueda compensar, mediante deformación plástica, la pérdida de sección efectiva que le provocan sus poros: en un metal, esa misma pérdida de sección se redistribuiría parcialmente por plasticidad, pero en este cerámico cada poro reduce, sin compensación posible, el área de material sólido disponible para soportar la carga. Esa porosidad —la que describe en detalle otro modelo de este conjunto— es, precisamente, la que entra ahora a jugar sobre el módulo elástico y la resistencia a flexión de este cerámico.

Que la porosidad de este cerámico sea mayor hace que su módulo elástico sea menor, según la relación de Ryshkewitch: el módulo elástico decae de forma exponencial a medida que aumenta la porosidad, de modo que los primeros poros ya reducen el módulo de forma apreciable, y cada incremento adicional de porosidad lo reduce en una proporción similar a la anterior. Que la porosidad sea menor, hace que el módulo elástico se mantenga más cercano al del material completamente denso.

Que la porosidad de este mismo cerámico sea mayor hace, de manera análoga, que su resistencia a la flexión sea menor: la resistencia a la flexión decae con la porosidad siguiendo una relación del mismo tipo exponencial que la del módulo elástico, aunque con su propia magnitud, porque en ambos casos es la misma pérdida de sección efectiva —sin compensación posible por plasticidad— la que reduce la propiedad mecánica correspondiente.

Que el módulo elástico y la resistencia a la flexión de este cerámico queden definidos, de este modo, en ausencia de mecanismos de plasticidad hace que también su respuesta a una indentación pueda modelarse en términos puramente elásticos: el contacto elástico de Hertz es el que modela, sobre este cerámico, la indentación que produce un penetrador esférico, prediciendo cómo se distribuyen las tensiones bajo la superficie de contacto sin necesidad de suponer ninguna deformación plástica del material.

Por eso este modelo, con la ausencia de mecanismos de plasticidad con la que se abrió, hace que el cerámico se distinga del comportamiento metálico plástico que describe otro modelo de este conjunto: mientras que un metal compensa la pérdida de sección efectiva mediante sus propios mecanismos de plasticidad, este cerámico, sin esos mecanismos, ve reducidos su módulo elástico y su resistencia a la flexión directamente por la porosidad que aporta otro modelo de este conjunto, y responde a la indentación esférica únicamente a través del contacto elástico de Hertz.

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