20.9 : Odkształcenia plastyczne

Istotne jest zrozumienie, jak elementy konstrukcyjne zachowują się pod wpływem odkształcenia plastycznego, gdy naprężenie zginające przekracza granicę plastyczności materiału. Ten stan odkształcenia w sposób trwały zmienia kształt elementu, w przeciwieństwie do liniowego zachowania sprężystego obserwowanego przed ugięciem. Odkształcenie w dowolnym punkcie elementu wyraża się jako maksymalne odkształcenie. Warto zauważyć, że oś neutralna, która pokrywa się z centroidą podczas zginania sprężystego, przesuwa się od środka ciężkości w warunkach plastycznych.

Lokalizowanie osi neutralnej w tym zmienionym stanie odbywa się metodą iteracyjną, w której założone położenie osi jest korygowane do momentu ustabilizowania się krzywej rozkładu naprężeń. Proces ten jest szczególnie prosty w przypadku elementów symetrycznych względem płaszczyzny pionowej i poziomej, z identycznymi reakcjami naprężenie-odkształcenie wzdłuż tych osi, co pozwala na wyrównanie osi neutralnej z poziomą płaszczyzną symetrii.

Rozkład naprężeń dla takich symetrycznych elementów można odwzorować przy użyciu maksymalnych wartości naprężeń jako funkcji odległości od osi neutralnej. Eksperymenty określają ostateczny moment zginający — maksymalny moment, jaki element może wytrzymać przed zniszczeniem. Moment ten jest powiązany z modułem wytrzymałości na zerwanie R_u, który jest proporcjonalny do M_u, czyli momentu zginającego, przy którym element ulega zniszczeniu. M_u jest wartością krytyczną reprezentującą ostateczną wytrzymałość materiału pod naprężeniami zginającymi. Zrozumienie tych zasad umożliwia projektowanie konstrukcji, które wytrzymują większe obciążenia bez katastrofalnych awarii, zwiększając bezpieczeństwo i wydajność.