Viscoplasticità

viscoplasticità Nella tecnologia dei materiali, proprietà di alcuni materiali o di fluidi non newtoniani di avere un comportamento di tipo plastico. I materiali che subiscono deformazioni viscoplastiche si comportano in maniera molto simile a quella dei liquidi con attrito interno (viscosità) molto elevato. Tali deformazioni si differenziano da quelle puramente plastiche per il fatto che la loro entità dipende non solo dalle tensioni, ma anche dal tempo di applicazione delle tensioni stesse. Più in generale, le deformazioni viscoplastiche sono deformazioni di natura permanente, la cui entità dipende anche dalla velocità di deformazione. Un materiale ha un comportamento di tipo viscoso se la tensione tangenziale τ è proporzionale alla velocità di deformazione angolare γ̇

[1] τ=ηγ̇,

essendo η il coefficiente di viscosità. Se si considerano le tensioni normali σ e le corrispondenti deformazioni normali ε, la [1] diventa

[2] σ=η′ε̇,

essendo ε̇=dε/dt la velocità di deformazione normale ed η′=3η il coefficiente di viscosità in trazione. Per i materiali metallici l’influenza della velocità di deformazione è pressoché nulla a temperatura ambiente, ma diventa sempre più marcata al crescere della temperatura. L’effetto della velocità di deformazione sulla resistenza alla deformazione dei materiali metallici è espressa mediante l’equazione

[3] σ=Cε̇^m,

dove C e m sono due costanti caratteristiche per ciascun materiale, dette rispettivamente coefficiente di resistenza ed esponente di sensitività alla velocità di deformazione. I campi di variazione dell’esponente m sono fino a 0,03 per deformazioni a freddo, da 0,03 a 0,4 per lavorazioni a caldo, e da 0,3 a 0,85 per materiali superplastici (materiali in grado di subire un elevato allungamento uniforme, fino al 2000% prima della rottura ➔ superplasticità) o per fluidi di tipo newtoniano m=1, sicché la [3] coincide formalmente con la [2].