Нагружение чистым изгибом

В элементе конструкции, нагруженном изгибающим моментом, пластические деформации появятся в первую очередь в крайних, наиболее напряженных волокнах сечения. При увеличении нагрузки пластические деформации распространяются в направлении нейтральной оси на следующие волокна. При значительном приближении пластических деформаций к нейтральной оси приходим к такому состоянию, когда напряжения во всем сечении достигнут предела текучести и образуется пластический шарнир, который может свободно поворачиваться в направлении первоначального нагружения. Вследствие возникновения чрезмерных деформаций при однократном нагружении происходит мгновенная потеря несущей способности. При этом прогибы балки существенно возрастают или наблюдается отклонение всей балки из плоскости изгиба, которое приведет к полной потере ее устойчивости. Может также произойти местная потеря устойчивости в виде искривления некоторых элементов сечения.
На рис. 1.5 представлена зависимость между нагрузкой P и относительной деформацией ε, установленная при испытании простой балки из прокатного двутавра № 8 (сталь 11 373). На рисунке показаны остаточные пластические деформации при разгрузке.
Для упрощения расчетов принимается идеализированная билинейная зависимость между нагрузкой P и относительной деформацией ε или между изгибающим моментом M и кривизной изогнутой оси v" (рис. 1.6, а). Условия жесткопластического материала (рис. 1.6, b) иногда применяют при расчетах статически неопределимых конструкций. Диаграмма 1.6, с применима для сталей высокой прочности.

При повторяющихся нагружениях нагрузкой, меньшей, чем разрушающая при однократном нагружении (что будет рассмотрено позднее), в наиболее напряженных сечениях пластические деформации увеличиваются после каждого цикла нагружения. Если это увеличение имеет прогрессивный характер, то пластические деформации постепенно увеличиваются вплоть до полного исчерпания несущей способности. Для некоторых схем нагружения можно определить такое значение нагрузки, при котором рост деформаций постепенно замедляется до полной их стабилизации. Это явление называется приспособляемостью конструкции.
Если при повторяющемся нагружении изменяется знак усилий, например, знак изгибающего момента, то в области пластических деформаций происходит пересечение плоскостей скольжения части кристаллов. В стали возникают трещины, и при относительно малом числе циклов нагружения происходит полное разрушение конструктивного элемента в виде излома. Такое явление называется исчерпанием несущей способности от переменной текучести (малоцикловой усталости).