Hva er en stresskonsentrasjon?

Stresskonsentrasjon er et fenomen som kan være forårsaket av et hull, skarp sving eller defekt i et objekt når kraft påføres. Dette skyldes det faktum at uregelmessigheter i strukturen til et objekt vil ha en tendens til å føre til en oppbygging av stress i visse områder. Disse stedene blir vanligvis referert til som spenningskonsentrasjoner, siden de representerer områder hvor spenningskreftene økes. Et objekt som er ganske ensartet i strukturen vil ha en tendens til å være mye mer spenstig enn et lignende objekt som har en eller flere spenningskonsentrasjoner. Dette skyldes det faktum at det økte trykket som er funnet i en spenningskonsentrasjon typisk etterlater en gjenstand som er mye mer sårbar for skader som følge av å slå av, sprekke eller ødelegge på annen måte.

Når strukturen til et objekt er ganske jevn, vil stress ha en tendens til å bli fordelt jevnt over hele stoffet. En måte å visualisere dette på er et flatt brett med jevnt fordelt kraftlinjer som løper langs overflaten. Hvis det bores et hull inn i brettet, vil enhver belastning som blir påført brettet konsentreres på hver side av hullet. Dette skyldes at kraftlinjene ikke kan passere gjennom materialet som ble fjernet da hullet ble boret. Kraftlinjene må gå rundt hullet, noe som resulterer i områder med konsentrert spenning, noe som gjør brettet mer sannsynlig å bryte på det stedet, hvis overflødig kraft blir brukt.

Så godt som ethvert objekt som mangler en helt enhetlig struktur, vil inneholde en form for spenningskonsentrasjon. Hvis stoffet som en gjenstand er laget av inneholder forurensninger eller mangler, uansett hvor lite, vil de ha en tendens til å resultere i konsentrasjon av kraftlinjer. Det gjør det spesielt viktig å fjerne forurensninger når du konstruerer gjenstander som vil bli utsatt for mye stress. Små sprekker resulterer også i spenningskonsentrasjon, noe som kan føre til mye større brudd over tid.

Den geometriske strukturen til et objekt kan også resultere i spenningskonsentrasjon. Noen vanlige eksempler inkluderer bjelker i hul og rett vinkel, og sjakter med omkretsspor eller skulderfileter. Hver av disse formene har et annet mønster av spenningskonsentrasjon, noe som kan føre til at en gjenstand eller komponent svikter under visse omstendigheter. På grunn av mangelen på noe støttemateriale i sentrum, vil en hul firkantet bjelke ha en tendens til å mislykkes hvis den er vridd. Andre gjenstander, for eksempel sjakter som har spor eller fileter, kan svikte under vridning, bøying eller aksiale krefter.