Co to jest koncentracja naprężeń?
Stężenie stresu jest zjawiskiem, które może być spowodowane dziurą, 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 występujące w stężeniu naprężeń zazwyczaj pozostawia obiekt o wiele bardziej narażony na uszkodzenie oderwania, pękania lub łamania w inny sposób.
Gdy struktura obiektu jest dość jednolita, naprężenie będzie zwykle rozmieszczone równomiernie w całej substancji. Jednym ze sposobów wizualizacji jest płaska deska z równomiernie rozmieszczonymi liniami siły biegnącej wzdłuż powierzchni. Jeśli otwór jest wiercony doPłyta, wszelkie naprężenie stosowane na planszy 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 powoduje obszary skoncentrowanego naprężenia, co zwiększa pęknięcie w tym miejscu, jeśli zastosowano nadmiar siły.
Praktycznie każdy obiekt, który nie ma całkowicie jednolitej struktury, będzie zawierał pewien rodzaj stężenia naprężeń. 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, co może prowadzić do znacznie większych złamań z czasem.
GeometrycznyStruktura 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.