A lei de Hooke define uma relação elástico-linear entre tensão e tensão.

O aço se comporta muito como um material elástico linear, seguindo de perto a Lei de Hooke. No entanto, exibe comportamentos não elásticos, como relaxamento. Relaxamento é o comportamento em que um membro sob tensão constante exibe estresse variável (e reduz) ao longo do tempo.

Minha pergunta é: o relaxamento é plástico? Se o membro relaxado fosse liberado, como ele se comportaria? Seguiria um caminho definido por seu módulo de elasticidade? Se for esse o caso, então terminará com uma deformação plástica, não? Afinal, quando estressado, o membro alcançará . Após o relaxamento, ele alcançará . Uma vez liberado, teria que atingir , o que implica em e desde , que implica em diferente de zero .( σ 2 , ϵ 1 ) σ=0ϵ= ϵ 1 - σ $\left(\sigma_1, \epsilon_1\right)$$\left(\sigma_2, \epsilon_1\right)$$\sigma =0$ σ2<σ1$\epsilon = \epsilon_1 - \dfrac{\sigma_2}{E}$$\sigma_2 <\sigma_1$$\epsilon$

Ou existe algum outro comportamento? O módulo de elasticidade muda para permitir um retorno sem deformações plásticas?

Em resumo, sim, o relaxamento provavelmente deve ser considerado deformação plástica, pois a deformação plástica é definida como deformação não recuperável quando as tensões aplicadas são removidas.

Explicação Definitiva

$\varepsilon_{0}$$\varepsilon_{0}$

$|\varepsilon_{1}|<|\varepsilon_{0}|$$|\varepsilon_{0}-\varepsilon_{1}|>0$

Explicação termodinâmica e cinética

Se a explicação definitiva é insuficiente, também podemos ver isso do ponto de vista termodinâmico e cinético. Suponha que, no momento, o aço seja um único cristal de ferro puro. A tensão elástica armazena energia na estrutura cristalina. Como a energia é superior ao seu estado de repouso, há energia livre disponível para realizar o trabalho e, portanto, uma força motriz para a reorganização dos átomos na rede cristalina. Também existem defeitos pontuais na rede na forma de vagas ou átomos ausentes. Flutuações aleatórias fazem com que os átomos vizinhos preencham as vagas, o que resulta nas vagas se movendo pela rede. As vagas fornecem um meio de reorganização dos átomos.

Observe que, se a deformação não for isotrópica (ou seja, não é puramente hidrostática), o campo de deformação da treliça torna as vagas um pouco maiores nas direções de tração de tração do que nas direções de tração de compressão. Como resultado, a barreira de energia ao movimento nas direções de tração será menor do que nas direções de compressão. Pense nos átomos sendo espremidos entre seus vizinhos de direção de compressão ao longo das direções de tração. Assim, haverá um fluxo líquido de átomos no cristal, com os átomos tendendo a se mover das direções de alta compressão para as direções de alta tensão. O efeito geral a longo prazo é estender o cristal nas direções de tensão e encurtar o cristal nas direções de compressão, causando uma deformação não recuperável. Os mesmos efeitos ocorrem com vários grãos, exceto que a mecânica é complicada pela presença de limites de grãos e pela orientação cristalina variável. Os mesmos efeitos também ocorrem com a presença de átomos intersticiais como o carbono, e provavelmente têm um efeito insignificante no movimento da vaga, pois não atrapalham (embora eu não tenha 100% de certeza dessa parte, veja a nota abaixo).

A descrição acima é uma teoria mais provável, baseada em teorias de fluxo de vagas e migração dos limites de grãos devido a tensões térmicas (por exemplo, fluência e crescimento de grãos) e a movimentos de deslocamento, que foram observados diretamente. O comportamento descrito para relaxamento, no entanto, não foi observado diretamente com o melhor de meu conhecimento (isto é, com um microscópio eletrônico de tunelamento).

Nota

* Os átomos intersticiais terão menor energia nos locais intersticiais alinhados com as direções de tração, pois esses locais são levemente aumentados em volume. Isso está relacionado à tensão anelástica e à formação de martensita, mas pode ou não ter impacto no relaxamento. No entanto, vale a pena notar que a tensão puramente axial pode induzir propriedades anisotrópicas no aço.