Chiarimenti sulle proprietà dei materiali per Alex64
Un materiale (corpo) si dice essere “elastico”, se nel processo di interazione intermolecolare, le forze non-conservative (dissipative) sono trascurabili comparate al ruolo svolto dalla forze conservative (non-dissipative). Se applichiamo un carico ad un corpo che soddisfa questo assunto, esso ritorna alle dimensioni e forma originali non appena il carico applicato viene rimosso. Esso segue la legge di Hooke.
Un materiale (corpo) si dice essere “isotropo”, se preso un punto del corpo, la risposta rispetto ad esempio ad una forza applicata, è la medesima in tutte le direzioni rispetto al punto in oggetto, il materiale ha uguali proprietà in ogni direzione. Questo significa che in un materiale (corpo) isotropo, le proprietà fisiche in un dato punto “P” del corpo, sono invarianti rispetto ad una rotazione di una terna di assi ortogonali con origine in “P”.
A questo punto, possiamo definire un materiale (corpo) “elastico e isotropo” come un materiale le cui caratteristiche elastiche sono invarianti rispetto a qualsiasi rotazione di sistema ortogonale di coordinate.
Se le proprietà fisiche sono uguali per ogni punto del corpo, allora il corpo è detto “omogeneo”, le proprietà fisiche sono, quindi, invarianti rispetto ad una traslazione di sistema ortogonale di coordinate. L’omogeneità è una proprietà scalare che dipende soltanto dalla posizione del punto in esame e non dalla direzione, conseguentemente un corpo può essere “non-omogeneo” ma essere “isotropo”.
Un materiale (corpo) è “elastico, omogeneo e isotropo” quando le sue caratteristiche elastiche sono le stesse per ogni suo punto e per ogni direzione considerata.
Da quanto detto si evince la difficoltà di trovare in natura materiali che rispondono alle proprietà dette. I materiali reali sono tutti anelastici, anisotropi e non omogenei. E’ l’Uomo che per risolvere problemi ha idealizzato i materiali reali, assumendoli, sotto però determinate ipotesi e caratteristiche di forze applicate, elastici, omogenei ed isotropi. Anche l’acciaio che è un materiale artificiale, nel senso che esso è costruito dall’uomo, non sfugge a quanto detto. Esso viene idealizzato come un materiale elastico-perfettamente plastico, rappresentato nel diagramma sforzi-deformazioni con una retta uscente dall’origine e avente coefficiente angolare il modulo di Young “E” (parte elastica) e da una retta parallela all’asse delle deformazioni (parte perfettamente-plastica). Nella realtà, però, si sa che non è così.
Una barra di acciaio soggetta ad una non-uniforme distribuzione di temperatura non ha più omogeneità rispetto ai parametri elastici. Ed ancora, nei fenomeni di “creep” l’acciaio perde le sue caratteristiche elastiche.
Il terreno è molto più complesso dei metalli ed anche quando cerchiamo di idealizzarlo, vedi ad esempio il metodo di Boussinesque per il calcolo dei cedimenti, rimane sempre la difficoltà a stimare, in maniera attendibile, i parametri elastici ( E , G , Modulo di Poisson).
Saluti / Ridolfi
