27.3 : Energia de Deformação Elástica para Tensões Normais

A energia de deformação quantifica a energia armazenada dentro de um material devido à deformação sob condições de carregamento, um conceito fundamental na ciência de materiais e na engenharia. A energia de deformação pode ser modelada quando um material é submetido a carregamento axial com tensão uniformemente distribuída. Neste cenário, a tensão sofrida pelo material é a força interna dividida pela área da seção transversal, e a deformação induzida é diretamente proporcional a essa tensão através do módulo de elasticidade.

Se a distribuição de tensão for uniforme, a densidade de energia de deformação, definida como o produto de tensão e deformação, pode ser integrada em todo o volume do material para produzir a energia de deformação total armazenada.

No entanto, o cálculo da energia de deformação torna-se mais complexo para materiais com distribuições de tensão não uniformes. Nesses casos, a densidade de energia de deformação deve ser definida para os pequenos volumes para levar em conta as variações locais de tensão e deformação. A energia de deformação total é a soma dessas densidades no volume do material.

Esta consideração assume comportamento elástico, onde a deformação é reversível, e o material retorna à forma original quando a carga é removida. Compreender e calcular a energia de deformação é vital para projetar materiais e componentes que possam suportar tensões operacionais sem falhas.