11. Как учитываются пластические деформации при изгибе

Деформация изгиба — вид деформации, при котором нарушается прямолинейность главной оси тела. Деформации изгиба испытывают все тела подвешенные на одной или нескольких опорах. Каждый материал способен воспринимать определенный уровень нагрузки, твердые тела в большинстве случаев способны выдерживать не только свой вес, но и заданную нагрузку. В зависимости от способа приложения нагрузки при изгибе различают чистый и косой изгиб

Пластическая и упругая деформация. В процессе деформации важное значение имеет величина межатомных связей, приложение нагрузки достаточной для их разыва приводит к необратимым последствиям (необратимая или пластическая деформация). Если нагрузка не превысила допустимых значений, то тело может вернуться в исходное состояние (упругая деформация). Простейший пример поведения предметов, подверженных пластической и упругой деформацией, можно проследить на падении с высоты резинового мяча и куска пластилина. Резиновый мяч обладает упругостью, поэтому при падении он сожмется, а после превращения энергии движения в тепловую и потенциальную, снова примет первоначальную форму. Пластилин обладает большой пластичностью, поэтому при ударе о поверхность оно необратимо утратит свою первоначальную форму.

За счет наличия деформационных способностей все известные материалы обладают набором полезных свойств – пластичностью, хрупкостью, упругостью, прочностью и другими. Исследование этих свойств достаточно важная задача, позволяющая выбрать или изготовить необходимый материал. Кроме того, само по себе наличие деформации и его детектирование часто бывает необходимо для задач приборостроения, для этого применяются специальные датчики называемые экстензометрами или по другому тензометрами.

Элемент конструкции сплошного сечения, работающий на изгиб, называется балкой. При работе балки на изгиб в ее сечениях возникают нормальные растягивающие и сжимающие напряжения. Если сечение рассматриваемой балки симметрично относительно горизонтальной оси, то и эпюра нормальных напряжений будет симметричной, но с разными знаками (кососимметричной). При работе балки на изгиб в пределах упругости в сечении балки имеет место треугольная эпюра нормальных напряжений. Нормами разрешается учитывать развитие пластических деформаций для разрезных прокатных балок (двутавров и швеллеров), закрепленных от потери устойчивости и несущих статическую нагрузку.

Учет пластических деформаций разрешается нормами и для сварных балок постоянного сечения из стали класса С 38/23 при отношении ширины свеса сжатого пояса к его толщине <10 и отношении высоты стенки к ее толщине <=80.

При наличии протяженной зоны чистого изгиба соответствующий момент сопротивления во избежание чрезмерных деформаций принимается равным полу сумме упругого и пластического моментов сопротивлений — 0,5 (Wупр+Wпл).

В неразрезных балках за предельное состояние принимается образование шарниров пластичности, но при условии сохранения системой неизменяемости. Нормами разрешается при расчете неразрезных балок (прокатных и сварных), удовлетворяющих всем указанным выше требованиям, определять расчетные изгибающие моменты, исходя из выравнивания опорных и пролетных моментов (при условии, что смежные пролеты отличаются не более чем на 20%).

При расчете балок из алюминиевых сплавов развитие пластических деформаций не учитывается.