22.4 : Plastische Verformungen

Plastische Verformung stellt ein grundlegendes Konzept der Materialwissenschaften dar, das die irreversible Formänderung eines Materials erklärt, wenn es einer Belastung ausgesetzt wird, die über seine elastische Fähigkeit hinausgeht. Dieses Phänomen ist im Bauingenieurwesen wichtig, insbesondere beim Entwurf und der Analyse von Kragarmträgern–Strukturen, die an einem Ende sicher befestigt sind und am anderen Ende Lasten tragen. Wenn diese Träger Belastungen innerhalb ihres elastischen Bereichs ausgesetzt werden, kehren sie bei Entfernung der Belastung in ihre ursprüngliche Form zurück und demonstrieren so die Eigenschaft der Elastizität. Das Überschreiten dieser elastischen Grenze führt jedoch zu einer plastischen Verformung, die aufgrund des maximalen Biegemoments am festen Ende beginnt und sich in einer dauerhaften Biegung manifestiert, die als „plastisches Scharnier“ bezeichnet wird.

Mit zunehmender Belastung dehnt sich das plastische Scharnier zunehmend in Richtung des freien Endes des Trägers aus und markiert so den Übergang von der reversiblen zur irreversiblen Verformung. Diese Verschiebung verändert auch die Spannungsverteilung innerhalb des Balkens von einem gleichmäßigen Muster, das direkt proportional zur aufgebrachten Last ist, zu einer komplexeren Anordnung, die die Streckgrenze des Materials definiert. Eine fortgesetzte Belastung führt zum Bruch des Balkens.

Das Verständnis des Konzepts der plastischen Verformung ist von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, Strukturen zu entwerfen, die sowohl sicher als auch wirtschaftlich sein müssen. Es ist von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass diese Strukturen den erwarteten Belastungen standhalten.