20.15 : Niesymetryczne zginanie: kąt osi neutralnej

Zginanie niesymetryczne ma miejsce, gdy element konstrukcyjny poddawany jest momentom zginającym w płaszczyźnie, która nie pokrywa się z głównymi osiami elementu. Ten scenariusz zwykle pojawia się w przypadku belek i innych elementów konstrukcyjnych, gdy obciążenia przykładane są pod nieidealnymi kątami, co powoduje złożoność analizy naprężeń.

Kiedy moment zginający zostanie przyłożony pod kątem θ względem osi pionowej elementu symetrycznego, można go rozłożyć na składowe wzdłuż głównych osi środka ciężkości elementu. Rozkład naprężeń wynikający z każdego składnika można obliczyć oddzielnie, a następnie połączyć, korzystając z zasady superpozycji, omówionej w poprzedniej lekcji. Naprężenia rozkładają się liniowo w elemencie, przy czym naprężenia maksymalne i minimalne występują w punktach najbardziej oddalonych od osi neutralnej, gdzie naprężenie wynosi zero.

Oś neutralna znajduje się w miejscu, w którym naprężenie zginające wynosi zero. Porusza się po linii prostej, której orientację można określić na podstawie zależności pomiędzy kątem przyłożonego obciążenia a momentami bezwładności elementu względem jego osi. Kąt ϕ, jaki tworzy oś neutralna z osią pionową, zależy od tych momentów bezwładności. Jeżeli moment bezwładności wzdłuż osi pionowej jest większy niż wzdłuż osi poziomej, ϕ będzie większe niż θ, co wskazuje, że oś neutralna obraca się proporcjonalnie do anizotropowych właściwości bezwładności elementu.