O que é uma concentração de estresse?
A concentração de tensão
é um fenômeno que pode ser causado por um buraco, curva nítida ou defeito em um objeto quando a força é aplicada. Isso se deve ao fato de que as irregularidades na estrutura de um objeto tendem a resultar em um acúmulo de estresse em certas áreas. Esses locais são tipicamente chamados de concentrações de estresse, pois representam áreas onde as forças do estresse são aumentadas. Um objeto que é bastante uniforme na estrutura tenderá a ser muito mais resiliente do que um objeto semelhante que possui uma ou mais concentrações de estresse. Isso se deve ao fato de que o aumento da pressão encontrado em uma concentração de tensão normalmente deixa um objeto muito mais vulnerável a danos causados por se afastar, quebrar ou quebrar de outra maneira.
Quando a estrutura de um objeto é bastante uniforme, o estresse tende a ser distribuído uniformemente por toda a substância. Uma maneira de visualizar isso é uma placa plana com linhas de força espaçadas uniformemente correndo ao longo da superfície. Se um buraco é perfurado noPlaca, qualquer estresse aplicado à placa estará concentrado em ambos os lados do orifício. Isso se deve ao fato de que as linhas de força não podem passar pelo material que foi removido quando o orifício foi perfurado. As linhas de força devem contornar o buraco, resultando em áreas de estresse concentrado, tornando a placa mais provável de quebrar naquele local, se o excesso de força for aplicado.
praticamente qualquer objeto que não possua uma estrutura totalmente uniforme conterá algum tipo de concentração de tensão. Se a substância da qual um objeto é feita contiver contaminantes ou defeitos, por menor que seja pequena, eles tendem a resultar na concentração de linhas de força. Isso torna especialmente importante remover quaisquer contaminantes ao construir objetos que serão submetidos a muito estresse. Pequenas rachaduras também resultam em concentração de estresse, o que pode levar a fraturas muito maiores ao longo do tempo.
A geométricaA estrutura de um objeto também pode resultar em concentração de tensão. Alguns exemplos comuns incluem feixes de ângulo oco e reto e eixos com ranhuras circunferenciais ou filés dos ombros. Cada uma dessas formas possui um padrão diferente de concentração de tensão, que pode resultar na falha de um objeto ou componente em determinadas circunstâncias. Devido à falta de qualquer material de suporte no centro, um feixe quadrado oco tenderá a falhar se for torcido. Outros objetos, como eixos que têm ranhuras ou filetes, podem falhar sob torção, flexão ou forças axiais.