Deformoituminen

Deformoituminen tarkoittaa kappaleen muodon tai tilavuuden muuttumista ulkoisten voimien, lämpötilan tai muiden tekijöiden vaikutuksesta. Muutos voi olla elastinen eli palautuva, jolloin kappale palaa muotoonsa voiman poistuttua, tai plastinen eli pysyvä, jolloin muoto ei pala entiselleen. Viskoelastinen deformoituminen on yhdistelmä sekä elastista että viskoosista käyttäytymistä, ja osa muodonmuutoksesta palautuu viiveellä.

Jännitys (stress) kuvaa voiman jakautumista kappaleen pinta-alaa kohti, kun taas rasitus (strain) kuvaa pituuden tai tilavuuden muutosta suhteessa alkuperäiseen. Elastisella alueella muutos on suhteessa voimaan, ja yleisesti käytetty malli on Hooken laki: σ = E ε, jossa E on Youngin moduli. Kun venytys ylittää materiaalin elastisen alueen, tapahtuu plastinen deformoituminen, jossa muoto on pysyvästi muuttunut. Myös lämpötila ja aikakesto vaikuttavat: creepiin eli ajalliseen muodonmuutokseen sekä termisiin muutoksiin liittyy usein hidasta, mutta merkittävää käyttäytymistä.

Deformoituminen on keskeinen käsite monilla aloilla. Rakenteiden lujuuslaskennassa sen hallinta on olennaista turvallisuuden ja toimivuuden varmistamiseksi. Metallurgiassa ja polymeeritekniikassa plastinen muovautuminen mahdollistaa muotoilun ja valmistuksen, kun taas biologiassa deformoituminen liittyy kudosten kasvuun, murtumien ehkäisyyn ja erilaisiin patologisiin tiloihin. Tutkimusmittareita ovat muun muassa jännitys-rasituskäyrät, pituusmuutokset sekä materiaalin kimmokerroin ja muut mekaaniset ominaisuudet.