20.11 : Odkształcenia plastyczne elementów o pojedynczej płaszczyźnie symetrii

Kiedy element konstrukcyjny ulega odkształceniu plastycznemu w wyniku zginania, niezwykle ważne jest zrozumienie położenia osi neutralnej i rozkładu naprężeń. Element ten, charakteryzujący się pojedynczą płaszczyzną symetrii, wykazuje równomierny rozkład naprężeń, z naprężeniami ujemnymi powyżej osi neutralnej i naprężeniami dodatnimi poniżej. Warto zauważyć, że oś neutralna nie pokrywa się ze środkiem ciężkości przekroju poprzecznego. Ta niewspółosiowość jest typowa w przypadkach, gdy przekrój nie jest prostokątny lub ulega poważnym odkształceniom.

Siły wynikowe generowane przez zginanie elementu są analizowane w celu zlokalizowania osi neutralnej. Siły ściskające działające powyżej osi neutralnej i siły rozciągające pod nią generują wypadkowe o jednakowej wielkości, ale o przeciwnych kierunkach, tworząc parę. Konfiguracja ta wskazuje, że oś neutralna dzieli przekrój na dwa równe obszary, z których każdy w równym stopniu przyczynia się do równowagi sił.

Moment plastyczny elementu M_p, krytyczny parametr konstrukcyjny, wyprowadza się z zależności pomiędzy polem przekroju poprzecznego, granicą plastyczności materiału i odległością pomiędzy centroidami obszarów d utworzonych przez oś neutralną.

Obliczenie momentu plastycznego jest niezbędne do przewidzenia maksymalnego momentu, jaki wytrzyma przekrój, zanim wystąpią znaczące odkształcenia plastyczne. Ta uwaga jest szczególnie istotna w przypadku elementów konstrukcyjnych w obszarach obciążonych dynamicznie, takich jak strefy sejsmiczne, podkreślając, w jaki sposób właściwości materiału i geometria przekroju poprzecznego wpływają na zdolność konstrukcji do wytrzymywania obciążeń zginających.