Vad är en spänningskoncentration?

Stresskoncentration är ett fenomen som kan orsakas av ett hål, skarp böj eller defekt i ett objekt när kraft appliceras.Detta beror på att oegentligheter i strukturen för ett objekt tenderar att resultera i en uppbyggnad av stress i vissa områden.Dessa platser kallas vanligtvis stresskoncentrationer, eftersom de representerar områden där stresskrafter ökas.Ett objekt som är ganska enhetligt i strukturen tenderar att vara mycket mer motståndskraftig än ett liknande objekt som har en eller flera spänningskoncentrationer.Detta beror på det faktum att det ökade trycket som finns i en spänningskoncentration vanligtvis lämnar ett objekt som är mycket mer sårbart för skador från att knäppas, sprickor eller bryter på något annat sätt.

När strukturen för ett objekt är ganska enhetlig, stresstenderar att fördelas jämnt i hela ämnet.Ett sätt att visualisera detta är en platt bräde med jämnt åtskilda kraftlinjer som löper längs ytan.Om ett hål borras in i brädet kommer alla spänningar som appliceras på brädet koncentreras på vardera sidan av hålet.Detta beror på att kraftlinjerna inte kan passera genom materialet som togs bort när hålet borrades.Kraftlinjerna måste gå runt hålet, vilket resulterar i områden med koncentrerad stress, vilket gör att brädet är mer benägna att bryta på den platsen, om överskottskraft appliceras.

STRASTALT ALLA PUNKTLIG som saknar en helt enhetlig struktur kommer att innehålla någon typ av stresskoncentration.Om ämnet som ett objekt är tillverkat av innehåller några föroreningar eller defekter, oavsett hur små, tenderar de att resultera i koncentrationen av kraftlinjer.Det gör det särskilt viktigt att ta bort alla föroreningar när man konstruerar föremål som kommer att utsättas för mycket stress.Små sprickor resulterar också i spänningskoncentration, vilket kan leda till mycket större frakturer över tid.

Den geometriska strukturen för ett objekt kan också resultera i spänningskoncentration.Några vanliga exempel inkluderar ihåliga och rät vinkelbjälkar och axlar med periferbeslag eller axelfiléer.Var och en av dessa former har ett annat mönster av spänningskoncentration, vilket kan leda till att ett objekt eller komponent misslyckas under vissa omständigheter.På grund av bristen på något stödmaterial i mitten kommer en ihålig fyrkantig stråle att misslyckas om det är vridet.Andra föremål, såsom axlar som har spår eller filéer, kan misslyckas under vridning, böjning eller axiella krafter.