22.4 : Odkształcenia plastyczne

Odkształcenie plastyczne stanowi podstawowe pojęcie w materiałoznawstwie, które wyjaśnia nieodwracalną zmianę kształtu materiału pod wpływem naprężenia przekraczającego jego zdolność sprężystą. Zjawisko to jest ważne w inżynierii budowlanej, zwłaszcza przy projektowaniu i analizowaniu belek wspornikowych — konstrukcji, które są bezpiecznie zamocowane na jednym końcu i przenoszą obciążenia na drugim końcu. Kiedy belki te zostaną poddane obciążeniom w zakresie ich sprężystości, powrócą do swojego pierwotnego kształtu po usunięciu obciążenia, wykazując właściwość sprężystości. Jednakże przekroczenie tej granicy sprężystości prowadzi do odkształcenia plastycznego, rozpoczynającego się na stałym końcu z powodu maksymalnego momentu zginającego i objawiającego się trwałym zgięciem zwanym „zawiasem plastycznym”.

W miarę wzrostu obciążenia przegub plastyczny stopniowo rozciąga się w kierunku wolnego końca belki, zaznaczając przejście od odkształcenia odwracalnego do nieodwracalnego. To przesunięcie zmienia również rozkład naprężeń w belce z jednolitego wzoru, wprost proporcjonalnego do przyłożonego obciążenia, do bardziej złożonego układu, który określa granicę plastyczności materiału. Dalsze obciążenie spowoduje pęknięcie belki.

Zrozumienie koncepcji odkształcenia plastycznego jest niezbędne przy projektowaniu konstrukcji, które muszą być zarówno bezpieczne, jak i opłacalne. Ważne jest, aby upewnić się, że konstrukcje te wytrzymają przewidywane obciążenia.