deformación

En la manufactura, el pandeo es un colapso lateral o hacia adentro, súbito y a menudo violento, de un elemento estructural bajo carga compresiva. A diferencia de la flexión gradual bajo fuerza estática, el pandeo ocurre cuando un elemento esbelto, columna o cáscara alcanza un umbral de tensión crítico y cambia a una forma diferente casi instantáneamente. La estructura no falla porque el material cede; falla porque la geometría se vuelve inestable. Una columna de acero podría enderezarse bajo una carga moderada, luego pandearse explosivamente cuando esa carga aumenta justo más allá de un límite preciso.

El pandeo depende de la relación entre la longitud y la dimensión de la sección transversal, conocida como relación de esbeltez. Un poste corto y grueso resiste el pandeo; una varilla alta y delgada se pandea fácilmente. El grado del material y la resistencia a la fluencia importan mucho menos que la geometría para determinar cuándo ocurre el pandeo. La fórmula de Euler predice la carga crítica de pandeo para una columna articulada en los extremos basándose en el módulo de Young, el segundo momento de área, la longitud y las condiciones de los extremos. Las estructuras reales se pandean de forma más desordenada de lo que sugiere la fórmula debido a imperfecciones iniciales, cargas descentradas y tensiones residuales en el material.

Cuando el pandeo falla en la producción

El pandeo aparece en toda la manufactura: en chapa metálica laminada bajo compresión de borde durante el enrollado, en tubos de pared delgada bajo presión externa, en rigidizadores soldados que se deforman antes que la piel, y en herramientas de prensa plegadora que se desvían bajo alto tonelaje. Las piezas aeroespaciales compuestas se pandean en la construcción tipo sándwich cuando el núcleo se cizalla o las láminas frontales se separan. El pandeo en piezas conformadas generalmente significa que la pieza de trabajo es chatarra, y el pandeo en las herramientas significa tiempo de inactividad y posible daño a la prensa.

La prevención implica aumentar la rigidez a la flexión en relación con la fuerza de compresión. Esto significa engrosar la sección, acortar el tramo no soportado, añadir soportes intermedios o restringir lateralmente el elemento. En la conformación de chapa metálica, el diseño de nervios o bridas de refuerzo suprime el pandeo local. En las columnas, los extremos articulados y los arriostramientos intermedios reducen la longitud efectiva. Las secciones transversales no uniformes, el alivio de tensiones residuales y la alineación cuidadosa de las cargas reducen el riesgo de que el pandeo real ocurra cerca del valor crítico teórico.

La palabra proviene del francés antiguo boucler, que significa abultarse o hincharse hacia afuera, lo que encaja con el fenómeno visible; la lámina no se rompe, simplemente se pliega. En el lenguaje de taller, un pandeo a menudo se llama kink o crease, aunque esos términos pueden implicar diferentes modos de falla. La falla por pandeo es distinta de la fluencia del material, la fatiga y la fractura, sin embargo, a menudo acelera esas fallas porque la geometría pandeada concentra la tensión e introduce momentos de flexión que no estaban presentes en el diseño original.