Deformation

Typer av deformation

Beroende på materialtyp, föremålets storlek och form samt de krafter som används kan olika typer av deformationer uppstå.

Elastisk deformation

Denna typ av deformation är reversibel. När krafterna upphör återgår föremålet till sin ursprungliga form. Som namnet antyder har elastisk (gummi) ett ganska stort elastiskt deformationsområde. Termoplaster och metaller har måttliga elastiska deformationsområden medan keramik, kristaller och hårda värmehärdande polymerer genomgår nästan ingen elastisk deformation. Formbara material genomgår ingen elastisk deformation.

Utmattning av metall

Ett fenomen som upptäckts först i modern tid är metallutmattning, som främst förekommer i duktila metaller. Ursprungligen trodde man att ett material som deformerades endast inom det elastiska området återgick helt till sitt ursprungliga tillstånd när krafterna avlägsnades. Fel uppstår dock på molekylär nivå vid varje deformation. Efter många deformationer kommer sprickor att börja uppträda, som kort därefter följs av en fraktur, utan någon uppenbar plastisk deformation däremellan. Beroende på materialet, formen och hur nära den elastiska gränsen det deformeras kan det krävas tusentals, miljoner, miljarder eller triljoner deformationer för att det ska gå sönder.

Metallutmattning har varit en viktig orsak till flygplansfel, särskilt innan man förstod processen väl.

Plastisk deformation

Denna typ av deformation är inte reversibel. Men ett föremål i det plastiska deformationsområdet har först genomgått en elastisk deformation, som är reversibel, så föremålet återgår delvis till sin ursprungliga form. Mjuka termoplaster har ett ganska stort plastiskt deformationsområde, liksom duktila metaller som koppar, silver och guld. Det gör även stål, men inte järn. Hårda härdplaster, gummi, kristaller och keramik har minimala plastiska deformationsområden. Det material som kanske har det största plastiska deformationsområdet är vått tuggummi, som kan sträckas tiotals gånger sin ursprungliga längd.

Fraktur

Denna typ av deformation är inte heller reversibel. Ett brott inträffar när materialet har nått slutet av de elastiska och sedan plastiska deformationsområdena. Vid denna punkt ackumuleras krafterna tills de är tillräckliga för att orsaka ett brott. Alla material kommer så småningom att brista om tillräckliga krafter tillförs.

Missuppfattningar

En vanlig missuppfattning är att alla material som böjer sig är "svaga" och att alla material som inte böjer sig är "starka". I verkligheten kan många material som genomgår stora elastiska och plastiska deformationer, t.ex. stål, absorbera spänningar som skulle få spröda material, t.ex. glas, med minimala elastiska och plastiska deformationsområden, att gå sönder. Det finns till och med en berättelse som beskriver denna observation (omskriven nedan):

"Den mäktiga eken står stark och fast inför vinden, medan pilen viker sig för den minsta vindpust. Men i den starkaste stormen kommer eken att brytas medan pilen böjer sig och på så sätt överlever. Så vem är till slut den starkaste av de två?"