Was ist eine Stresskonzentration?

Die Spannungskonzentration ist ein Phänomen, das durch ein Loch, eine scharfe Biegung oder einen Defekt in einem Objekt verursacht werden kann, wenn die Kraft angewendet wird.Dies liegt an der Tatsache, dass Unregelmäßigkeiten in der Struktur eines Objekts dazu neigen, in bestimmten Bereichen einen Stress aufzubauen.Diese Standorte werden typischerweise als Spannungskonzentrationen bezeichnet, da sie Bereiche darstellen, in denen die Stresskräfte erhöht werden.Ein Objekt, das in der Struktur ziemlich gleichmäßig ist, wird tendenziell viel widerstandsfähiger als ein ähnliches Objekt mit einer oder mehreren Spannungskonzentrationen.Dies liegt an der Tatsache, dass der erhöhte Druck, der in einer Spannungskonzentration gefunden wurdewird tendenziell gleichmäßig über die Substanz verteilt.Eine Möglichkeit, dies zu visualisieren, ist eine flache Platine mit gleichmäßig verteilten Kraftlinien, die entlang der Oberfläche verlaufen.Wenn ein Loch in die Platine gebohrt wird, wird jede auf die Platine angewendete Spannung auf beiden Seiten des Lochs konzentriert.Dies liegt an der Tatsache, dass die Kraftlinien nicht durch das Material passieren können, das beim Bohren des Lochs entfernt wurde.Die Kraftlinien müssen um das Loch gehen, was zu Bereichen konzentrierter Spannung führt, wodurch die Platine eher an diesem Punkt brechen wird, wenn überschüssige Kraft angewendet wird.

praktisch jedes Objekt, dem eine völlig gleichmäßige Struktur fehltKonzentration.Wenn die Substanz, aus der ein Objekt hergestellt wird, irgendwelche Verunreinigungen oder Defekte enthält, egal wie klein sie sind, neigen sie dazu, zur Konzentration von Kraftlinien zu führen.Dies macht es besonders wichtig, Verunreinigungen zu entfernen, wenn Objekte konstruiert werden, die viel Stress ausgesetzt sind.Kleine Risse führen auch zu Spannungskonzentration, was im Laufe der Zeit zu viel größeren Frakturen führen kann.

Die geometrische Struktur eines Objekts kann auch zu Spannungskonzentration führen.Einige häufige Beispiele sind hohle und rechte Winkelstrahlen sowie Wellen mit Umfangsnuten oder Schulterfilets.Jede dieser Formen hat ein anderes Muster der Spannungskonzentration, das unter bestimmten Umständen zum Versagen eines Objekts oder einer Komponente führen kann.Aufgrund des Fehlens eines Stützmaterials in der Mitte neigt ein hohler Quadratstrahl tendenziell, wenn es verdreht ist.Andere Objekte, wie z. B. Wellen mit Rillen oder Filets, können unter Torsion, Biegung oder axialen Kräften versagen.