20.11 : Пластические деформации элементов с одной плоскостью симметрии

Когда элемент конструкции подвергается пластической деформации из-за изгиба, крайне важно понимать положение нейтральной оси и распределение напряжений. Такой элемент, характеризующийся единственной плоскостью симметрии, демонстрирует равномерное распределение напряжений: отрицательное напряжение выше нейтральной оси и положительное напряжение ниже. Примечательно, что нейтральная ось не совпадает с центром тяжести поперечного сечения. Такое смещение характерно для тех случаев, когда сечение не является прямоугольным или подвергается сильной деформации.

Результирующие силы, возникающие при изгибе элемента, анализируются для определения нейтральной оси. Силы сжатия, действующие выше нейтральной оси, и силы растяжения ниже нее создают результирующие силы равной величины, но противоположных направлений, образуя пару. Эта конфигурация указывает на то, что нейтральная ось делит поперечное сечение на две равные области, каждая из которых в равной степени способствует равновесию сил.

Пластический момент элемента M_p, критический структурный параметр, получается из соотношения между площадью поперечного сечения, пределом текучести материала и расстоянием между центроидами областей d, создаваемыми нейтральной осью.

Расчет пластического момента необходим для прогнозирования максимального момента, который может выдержать секция, прежде чем возникнут значительные пластические деформации. Это соображение особенно важно для структурных компонентов в динамически нагруженных зонах, таких как сейсмические зоны, поскольку подчеркивается, как свойства материала и геометрия поперечного сечения влияют на способность конструкции выдерживать изгибающие нагрузки.