Las propiedades mecánicas de un material isótropo son aquellas que lo definen constitutivamente respecto de su respuesta en todos los dominios de deformación propios frente a los diferentes estadios de tensión ejercida sobre él, tanto a nivel local como global. En materiales anisótropos, estas propiedades dependerán de la dirección de aplicación de las tensiones, habiendo por lo tanto múltiples conjuntos de propiedades.

CONSTANTES ELÁSTICAS

Son cada uno de los parámetros físicamente medibles que caracterizan el comportamiento elástico de cada material (sólido deformable elástico). Son característicos, inherentes e invariantes para cada material considerado como ISÓTROPO en el RANGO ELÁSTICO LINEAL.

Tenemos un total de seis constantes elásticas comúnmente usadas:

• E: Módulo de Young
• ν: Coeficiente de Poisson
• G: Módulo de Rigidez
• K: Módulo de Compresibilidad
• λ: Primer coeficiente de Lamé
• μ: Segundo coeficiente de Lamé

Dos cualesquiera de ellas caracterizan completamente el comportamiento elástico, es decir, dado cualquier parámetro elástico de un material puede expresarse como función de dos cualesquiera de los parámetros anteriores. Todos estos pares de constantes elásticos están relacionados entre sí por fórmulas sencillas. En ingeniería estructural normalmente usamos las tres primeras: E, ν, G.

MÓDULO DE YOUNG – E

Se define como la tensión necesaria para producir una deformación unitaria, es por tanto la relación que existe entre la tensión aplicada y la deformación que esta produce en régimen elástico lineal (s/e) y se corresponde con la pendiente de la recta tensión-deformación del Diagrama o Ecuación Constitutiva del material en régimen elástico lineal (antes del límite elástico).

El concepto de rigidez está directamente relacionado con el Módulo de Young. Un material muy rígido es aquel que para tensiones altas dentro del rango elástico presenta deformaciones bajas, por lo que tendrá un alto módulo de Young.

Determinados materiales como el Hormigón, a pesar de tener un comportamiento elástico inicial, este no tiene carácter lineal sino parabólico, por lo que la determinación de su Módulo de Young pasa por la consideración de la pendiente tanto en el origen de la gráfica (Ec) y en un punto intermedio (Ecm), por lo que en estos casos hablamos de Módulos de Young del material.

COEFICIENTE DE POISSON – ν

El coeficiente de Poisson, n, proporciona una medida del estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal e isótropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento

MODULO DE RIGIDEZ – G

El módulo de de rigidez, (también llamado de elasticidad transversal, de cortante o módulo de cizalla) para la mayoría de los materiales, y en concreto para los materiales isótropos, caracteriza el cambio de forma que experimenta un material elástico (deformación angular) cuando se aplican tensiones cortantes.

Las tres constantes elásticas: E, v, G están relacionadas por la siguiente ecuación:

G = E / 2 (1 + ν)

RESILIENCIA (Régimen Elástico)

Energía de deformación absorbida por un material dentro de su régimen ELÁSTICO (antes de la fluencia y sin sufrir deformación plástica). Respecto al diagrama tensión-deformación unitaria, será el área bajo la curva σ-ε hasta el punto de límite elástico.

TENACIDAD (En Rotura)

Energía de deformación total que es capaz de absorber o acumular un material antes de alcanzar la ROTURA (régimen elástico+plástico). Respecto al diagrama tensión-deformación unitaria, será el área bajo la curva σ-ε hasta el punto de rotura, englobando por tanto el régimen elástico y el plástico. Habitualmente, para que un material sea altamente tenaz deberá tener un alto Módulo de Young y una ductilidad importante.