M6 Elasticidad y Comportamiento Frágil

Tópico

La respuesta elástica de este vidrio ante una carga aplicada sigue, de manera lineal, la ley de Hooke desde el primer instante de carga hasta el instante mismo de la fractura, sin ningún tramo de comportamiento plástico intermedio entre ambos: a diferencia de un policristal, en el que los bordes de grano pueden introducir mecanismos adicionales de deformación, este vidrio, al carecer por completo de bordes de grano, responde con esta misma ley de Hooke de forma ininterrumpida hasta que fractura. Que este vidrio carezca de bordes de grano, en lugar de tener la microestructura granular de un policristal, hace que su respuesta elástica no tenga ningún mecanismo adicional que la aparte de esta ley de Hooke lineal, ni siquiera cerca de la fractura.

Que este vidrio responda de esta manera, según la ley de Hooke, hasta el instante de la fractura, hace que toda la energía que absorbe mientras se deforma elásticamente quede almacenada como energía elástica, sin que ninguna deformación plástica disipe parte de ella en el camino: esta misma energía elástica es la que, en el instante de la fractura, se libera de manera súbita para alimentar la propagación de la grieta. Que este vidrio acumule más energía elástica antes de fracturar, para una misma deformación, hace que libere, en el instante de la fractura, más energía disponible para esa propagación de grieta.

Esa misma rigidez elástica de este vidrio, la que ya describe la ley de Hooke, puede determinarse experimentalmente a partir de la velocidad del sonido dentro del propio material: un pulso ultrasónico que atraviesa este vidrio viaja a una velocidad que depende directamente de su módulo de Young y de su densidad, de modo que medir esa velocidad del sonido permite despejar el módulo de Young sin necesidad de someter al vidrio a ningún ensayo destructivo. Que la velocidad del sonido medida dentro de este vidrio sea mayor hace que, para una misma densidad, el módulo de Young calculado a partir de ella también sea mayor.

Por eso este modelo, con la respuesta elástica y la ley de Hooke con las que se abrió, es formalmente idéntico a otro modelo de un conjunto distinto, el que describe el comportamiento elástico-frágil de un cerámico según esa misma ley de Hooke y esa misma energía elástica, con la única diferencia de que aquel cerámico sí debe descontar la contribución de sus bordes de grano, que este vidrio no tiene. Que este método ultrasónico determine el módulo de Young de este vidrio a partir de una magnitud indirecta y fácilmente medible, sin necesidad de ensayo destructivo, hace que comparta esa misma lógica de caracterización indirecta con otros dos modelos de este conjunto: el que determina la temperatura de transición vítrea a partir de la pendiente de una curva de dilatación, y el que determina la viscosidad de este vidrio a partir de la velocidad de deformación de una probeta bajo carga constante.

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