M3 Comportamiento Elástico-Frágil

Tópico

El material cerámico de este modelo responde de manera puramente elástica frente a una carga aplicada, sin ninguna plasticidad apreciable, y esa respuesta puramente elástica se mantiene así hasta el mismo punto de fractura: no hay, entre la carga inicial y la fractura, ninguna etapa intermedia de deformación permanente. Que esa respuesta elástica se mantenga sin plasticidad apreciable hasta la fractura misma es lo que distingue, en este modelo, el comportamiento de este cerámico.

Esa respuesta puramente elástica del cerámico sigue la ley de Hooke hasta el punto de fractura: que la carga aplicada al cerámico sea mayor hace que su deformación elástica sea, en la misma proporción, mayor; que la carga sea menor, hace que esa deformación sea, en la misma proporción, menor. Que esta relación se mantenga proporcional en toda la carga hasta el punto de fractura, sin ningún tramo de plasticidad que la interrumpa, hace que el cerámico llegue al punto de fractura con la misma rigidez con la que empezó a cargarse.

Durante esa respuesta elástica que sigue la ley de Hooke, el cerámico almacena energía elástica, y esa energía elástica almacenada es, precisamente, la que se libera de manera instantánea en el punto de fractura: que el cerámico no disponga de mecanismos de plasticidad que disipen gradualmente esa energía —como sí ocurre en un metal— hace que toda la energía elástica acumulada hasta ese punto se libere de una sola vez, en una fractura frágil instantánea. Este modelo reutiliza, para describir ese criterio de falla instantánea, el mismo criterio de falla frágil instantánea que ya emplea, con un propósito distinto, el modelo equivalente para metales.

Que este cerámico llegue a la fractura sin ninguna etapa de plasticidad intermedia, liberando de una sola vez toda su energía elástica almacenada, es lo que cuantifica el índice de fragilidad: este índice compara, frente al modo metálico —que sí exhibe plasticidad antes de fracturarse—, cuánta plasticidad le falta a este cerámico. Que el índice de fragilidad sea mayor hace que la ausencia de plasticidad de este cerámico, respecto del modo metálico, sea más marcada; que el índice sea menor, hace que esa ausencia de plasticidad sea menos marcada, y que el comportamiento del cerámico se acerque más al del metal.

Por eso este modelo, con la respuesta puramente elástica del cerámico con la que se abrió, se distingue explícitamente del modelo equivalente para metales: que ese modelo metálico disponga de una etapa de plasticidad antes de la fractura hace que la energía se disipe allí de forma gradual, mientras que la ausencia de esa misma etapa en este cerámico —cuantificada por el índice de fragilidad— hace que la ley de Hooke gobierne toda la respuesta hasta el punto de fractura, y que toda la energía elástica almacenada se libere de una sola vez en la fractura frágil instantánea.

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