Cos'è una concentrazione di stress?

La concentrazione di stress è un fenomeno che può essere causato da un foro, una curva affilata o un difetto in un oggetto quando viene applicata la forza.Ciò è dovuto al fatto che le irregolarità nella struttura di un oggetto tenderanno a provocare un accumulo di stress in determinate aree.Tali posizioni sono in genere indicate come concentrazioni di stress, poiché rappresentano le aree in cui le forze di stress sono aumentate.Un oggetto abbastanza uniforme nella struttura tende ad essere molto più resiliente di un oggetto simile che ha una o più concentrazioni di stress.Ciò è dovuto al fatto che la maggiore pressione trovata in una concentrazione di stress in genere lascia un oggetto molto più vulnerabile al danno dallo scattare, cracking o rompersi in qualche altro modo.

Quando la struttura di un oggetto è abbastanza uniforme, stresstenderà ad essere distribuito uniformemente in tutta la sostanza.Un modo per visualizzare questo è una tavola piatta con linee di forza distanziate uniformemente che corrono lungo la superficie.Se viene praticato un foro nella scheda, qualsiasi sollecitazione applicata alla scheda sarà concentrata su entrambi i lati del foro.Ciò è dovuto al fatto che le linee di forza non possono passare attraverso il materiale che è stato rimosso quando il foro è stato perforato.Le linee di forza devono aggirare il buco, risultando in aree di stress concentrato, rendendo la scheda più probabile che si rompa in quel punto, se si applica la forza in eccesso.

Praticamente qualsiasi oggetto privo di una struttura completamente uniforme conterrà un qualche tipo di stressconcentrazione.Se la sostanza che un oggetto è realizzato contiene contaminanti o difetti, non importa quanto piccoli, tenderanno a provocare la concentrazione di linee di forza.Ciò rende particolarmente importante rimuovere eventuali contaminanti quando si costruiscono oggetti che saranno sottoposti a molto stress.Piccole fessure provocano anche una concentrazione di stress, che può portare a fratture molto più grandi nel tempo.

La struttura geometrica di un oggetto può anche provocare una concentrazione di stress.Alcuni esempi comuni includono raggi angolari cavi e destro e alberi con scanalature circonferenziali o filetti di spalla.Ognuna di queste forme ha un diverso modello di concentrazione di stress, che può comportare il fallimento di un oggetto o componente in determinate circostanze.A causa della mancanza di qualsiasi materiale di supporto al centro, una trave quadrata cavata tende a fallire se è attorcigliata.Altri oggetti, come gli alberi che hanno scanalature o filetti, possono fallire sotto la torsione, la flessione o le forze assiali.