20.9 : עיוותים פלסטיים

חיוני להבין כיצד מתנהגים איברים מבניים תחת עיוות פלסטי כאשר מאמץ הכיפוף עולה על חוזק הכניעה של החומר. מצב זה של עיוות משנה לצמיתות את צורת האיבר, בניגוד להתנהגות האלסטית הליניארית שנצפתה לפני הכניעה. המעוות בכל נקודה באיבר מתבטא במונחים של מעוות מקסימלי. יש לציין כי הציר הניטרלי, החופף למרכז במהלך כפיפה אלסטית, מתרחק מהמרכז בתנאים פלסטיים.

איתור הציר הניטרלי במצב שונה זה כרוך בשיטה איטרטיבית, שבה המיקום המשוער של הציר מותאם עד שעקומת התפלגות המאמץ מתייצבת. תהליך זה הוא פשוט במיוחד באיברים סימטריים על מישורים אנכיים ואופקיים, עם תגובות מאמץ-מעוות זהות לאורך הצירים הללו, המאפשרים לציר הניטרלי להתיישר עם מישור הסימטריה האופקי.

ניתן למפות את התפלגות המאמץ עבור איברים סימטריים כאלה באמצעות ערכי מאמץ מרביים כפונקציה של המרחק מהציר הניטרלי. הניסוי קובע את מומנט הכפיפה האולטימטיבי - המומנט המקסימלי שאיבר יכול לסבול לפני כישל. מומנט זה מתאם למודול הקרע R_u, שהוא פרופורציונלי ל-M_u, שהוא מומנט הכפיפה שבו האיבר נכשל. M_u הוא ערך קריטי המייצג את החוזק האולטימטיבי של החומר תחת מאמצי כפיפה. הבנת העקרונות הללו מאפשרת תכנון של מבנים שיכולים לעמוד בעומסים גבוהים יותר ללא כשל קטסטרופלי, מה שמשפר את הבטיחות והיעילות.