19.8 : Odkształcenie plastyczne wałów kołowych

Kiedy materiały poddawane są działaniu sił przekraczających ich granicę plastyczności, podlegają procesowi zwanemu odkształceniem plastycznym. Powoduje to trwałą zmianę lub trwałe naprężenie w ich strukturze. Koncepcję tę można szczególnie zastosować do wałów okrągłych, gdzie odkształcenie prowadzi do zmiany ich kształtu. Dokładna ocena tego odkształcenia plastycznego wymaga zrozumienia rozkładu naprężeń w obrębie wału kołowego, co osiąga się poprzez obliczenie maksymalnych naprężeń ścinających w materiale. Po zidentyfikowaniu można wykreślić wykres naprężenia ścinającego-odkształcenia, aby ujawnić maksymalne odkształcenie ścinające. Należy pamiętać, że naprężenie ścinające ma liniową zależność od odległości od osi wału.

Zależność między naprężeniem ścinającym a odległością promieniową można określić, podstawiając do tego równania maksymalną wartość odkształcenia ścinającego. W podobny sposób można wyprowadzić związek pomiędzy naprężeniem ścinającym a odległością promieniową. Stosując zależność całkową i zastępując powierzchnię elementarną i biegunowy moment bezwładności promieniem wału, można obliczyć ostateczny moment obrotowy prowadzący do zniszczenia wału, maksymalizując wartość ostatecznego naprężenia ścinającego materiału. Naprężenie zastępcze uzyskane z tych obliczeń jest często określane jako moduł wytrzymałości na zerwanie przy skręcaniu danego materiału. Termin ten oznacza maksymalne naprężenie, jakie należy wytrzymać, zanim materiał ulegnie zniszczeniu pod wpływem skręcania.