¿Ocurrirá la fractura bajo una presión hidrostática muy alta?

En el caso de carga de tracción, las distancias entre átomos o moléculas aumentan y finalmente el material se rompe debido a la ruptura de enlaces entre átomos o moléculas. Pero, ¿qué pasa con la carga hidrostática? ¿Se romperán los enlaces atómicos cuando se acerquen mucho entre sí? En otras palabras, ¿se dañará un cuerpo bajo una carga de presión hidrostática suficientemente alta?

Sobre la carga hidrostática, me refiero al estado de tensión de

σ = PAG I
dónde I es el tensor de identidad y PAG es constante

¿Y cómo se crean los diamantes artificiales? ¿Es una ruptura de vínculos o no?

Respuestas (1)

En el contexto de las fuerzas y presiones cotidianas (es decir, sin estrellas de neutrones ni agujeros negros), el consenso es que los materiales homogéneos (no porosos) pueden soportar una presión hidrostática arbitrariamente alta sin fallar (aunque otras transformaciones que no implican fractura, como un cambio de fase , por supuesto podría ocurrir). En otras palabras, los criterios de resistencia (p. ej., 1 , 2 ) no predicen fallas de σ = PAG I para cualquier valor positivo de PAG .

Los materiales dúctiles fallan por corte (mediado por el movimiento de dislocación), generalizado como tensión desviadora , que es exactamente lo contrario de la tensión hidrostática en el sentido de que se produce fuera de la diagonal del tensor de tensión. La presión no crea una fuerza impulsora para mover dislocaciones de esta manera.

Los materiales frágiles fallan cuando la energía de deformación inducida por una carga excede la energía requerida para crear una nueva superficie que aliviaría esa energía de deformación; bajo presión hidrostática, sin embargo, no hay ningún mecanismo por el cual una nueva superficie alivie la energía de tensión.

Como nota al margen, es bien sabido que la presión hidrostática altera los mecanismos de falla inducidos por otros tipos de carga, como la tracción y el corte. Bridgman realizó los primeros trabajos en esta área (p. ej., "Efectos de la alta presión hidrostática sobre las propiedades plásticas de los metales", Rev. Mod. Phys. 17 1945) y ha continuado en las áreas de polímeros y roca.