27.3 : Energia di deformazione elastica per stress normali

L'energia di deformazione quantifica l'energia immagazzinata all'interno di un materiale a causa della deformazione in condizioni di carico, un concetto fondamentale nella scienza e ingegneria dei materiali. L'energia di deformazione può essere modellata quando un materiale è soggetto a carico assiale con sollecitazione uniformemente distribuita. In questo scenario, la sollecitazione subita dal materiale è la forza interna divisa per l'area della sezione trasversale e la deformazione indotta è direttamente proporzionale a questa sollecitazione attraverso il modulo di elasticità.

Se la distribuzione dello stress è uniforme, la densità dell'energia di deformazione, definita come il prodotto di stress e deformazione, può essere integrata sull'intero volume del materiale per produrre l'energia di deformazione totale immagazzinata.

Tuttavia, il calcolo dell’energia di deformazione diventa più complesso per i materiali con distribuzioni delle sollecitazioni non uniformi. In tali casi, la densità di energia di deformazione deve essere definita per i piccoli volumi per tenere conto delle variazioni locali di sollecitazione e deformazione. L'energia di deformazione totale è la somma di queste densità attraverso il volume del materiale.

Questa considerazione presuppone un comportamento elastico, dove la deformazione è reversibile e il materiale ritorna alla forma originale quando il carico viene rimosso. Comprendere e calcolare l'energia di deformazione è fondamentale per progettare materiali e componenti in grado di resistere alle sollecitazioni operative senza guasti.