Co je to koncentrace napětí?

Koncentrace napětí je jev, který může být způsoben otvorem, ostrým ohybem nebo defektem v objektu, když je aplikována síla. Důvodem je skutečnost, že nesrovnalosti ve struktuře objektu budou mít tendenci mít za následek budování stresu v určitých oblastech. Tato místa jsou obvykle označována jako koncentrace napětí, protože představují oblasti, kde se zvyšují stresové síly. Objekt, který je poměrně jednotný ve struktuře, bude mít tendenci být mnohem odolnější než podobný objekt, který má jednu nebo více koncentrací napětí. Důvodem je skutečnost, že zvýšený tlak nalezený v koncentraci napětí obvykle ponechává objekt mnohem zranitelnější vůči poškozením při praskání, praskání nebo lámání jiným způsobem.

Když je struktura objektu poměrně rovnoměrná, stres bude mít tendenci být rovnoměrně distribuován po celé látce. Jedním ze způsobů, jak to vizualizovat, je plochá deska s rovnoměrně rozmístěnými silovými liniemi probíhajícími podél povrchu. Pokud je do ní vyvrtána díraDeska, jakýkoli napětí aplikovaný na desku bude soustředěn na obou stranách díry. Důvodem je skutečnost, že silové čáry nemohou projít materiálem, který byl odstraněn, když byla otvor vyvrtán. Čínky sil musí projít dírou, což má za následek oblasti koncentrovaného napětí, což způsobuje, že se deska na tomto místě prolomí, pokud je nanesena nadměrná síla.

Prakticky jakýkoli objekt, který postrádá zcela jednotnou strukturu, bude obsahovat určitý typ koncentrace napětí. Pokud látka, kterou je předmětem vyroben z objektu, obsahuje jakékoli kontaminanty nebo defekty, bez ohledu na to, jak malá, bude mít tendenci vést ke koncentraci silových linií. Díky tomu je obzvláště důležité odstranit jakékoli kontaminanty při konstrukci objektů, které budou vystaveny velkému stresu. Malé praskliny také mají za následek koncentraci napětí, což může vést k mnohem větším zlomeninám v průběhu času.

GeometrickéStruktura objektu může také vést k koncentraci napětí. Některé běžné příklady zahrnují duté a pravý úhel paprsků a hřídele s obvodovými drážkami nebo ramenními filé. Každý z těchto tvarů má odlišný vzorec koncentrace napětí, což může za určitých okolností vést k selhání objektu nebo složky. Vzhledem k nedostatku jakéhokoli podpůrného materiálu ve středu bude mít paprsek dutého čtverce selhán, pokud bude kroucený. Jiné předměty, jako jsou hřídele, které mají drážky nebo filé, mohou selhat pod kroucením, ohýbáním nebo axiálními silami.