Co to jest koncentracja naprężeń?

Stężenie naprężeń jest zjawiskiem, które może być spowodowane otworem, ostrym zakrętem lub defektem w obiekcie po przyłożeniu siły.Wynika to z faktu, że nieprawidłowości w strukturze obiektu będą miały tendencję do zwiększenia stresu w niektórych obszarach.Lokalizacje te są zazwyczaj określane jako stężenie stresu, ponieważ reprezentują obszary, w których siły stresowe są zwiększone.Obiekt dość jednolity w strukturze będzie zwykle bardziej odporny niż podobny obiekt, który ma jedno lub więcej stężeń naprężeń.Wynika to z faktu, że zwiększone ciśnienie stwierdzone w stężeniu naprężeń zwykle pozostawia obiekt znacznie bardziej podatny na uszkodzenie oderwania, pękania lub łamania w inny sposób.

Gdy struktura obiektu jest dość jednolita, naprężenie, naprężeniebędzie zwykle dystrybuowany równomiernie w całej substancji.Jednym ze sposobów wizualizacji jest płaska deska z równomiernie rozmieszczonymi liniami siły biegnącej wzdłuż powierzchni.Jeśli otwór zostanie wywiercony na płycie, wszelkie naprężenie przyłożone na planszę zostanie skoncentrowane po obu stronach otworu.Wynika to z faktu, że linie siły nie mogą przejść przez materiał usunięty po wywierceniu otworu.Linie siły muszą ominąć otwór, co skutkuje obszarami skoncentrowanego naprężenia, zwiększając prawdopodobieństwo pęknięcia w tym miejscu, jeśli zastosowana zostanie nadmiar siły.

Praktycznie każdy obiekt, który nie ma całkowicie jednolitej struktury, będzie zawierał pewien rodzaj naprężeniastężenie.Jeśli substancja, z której wykonany jest obiekt, zawiera jakiekolwiek zanieczyszczenia lub wady, bez względu na to, jak małe, będą miały tendencję do skupienia linii siły.To sprawia, że szczególnie ważne jest usunięcie wszelkich zanieczyszczeń podczas konstruowania obiektów, które zostaną poddane dużym stresie.Małe pęknięcia powodują również stężenie naprężeń, które może prowadzić do znacznie większych złamań w czasie.

Struktura geometryczna obiektu może również powodować stężenie naprężeń.Niektóre typowe przykłady obejmują wiązki pustych i prostych kątów oraz wały z obwodowymi rowkami lub filetami barkowymi.Każdy z tych kształtów ma inny wzór stężenia naprężeń, co może spowodować awarię obiektu lub składnika w pewnych okolicznościach.Z powodu braku jakiegokolwiek materiału podtrzymującego w środku pusta kwadratowa wiązka będzie upaść, jeśli zostanie skręcona.Inne obiekty, takie jak wały, które mają rowki lub filety, mogą zawieść pod skręconymi, zginającymi lub osiowymi.