什么是应力集中现象?怎样减少应力集中程度?(什么是应力集中现象?怎样减少应力集中程度)

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什么是应力集中?应力集中的危害是?怎么消除呢?

试验研究表明,由于金属材料内部不可避免地存在着各种宏观缺陷,这些缺陷在材料中的作用相当于裂纹,当材料受到外力作用时,这些裂纹的尖端附近出现应力集中,如下图所示。由于应力线的特点是不能在试样桐握模内部中皮缺断,因而被迫绕过裂纹尖端上下相连,使裂纹尖端处的应力线增多,产生应力集中,使局部应力大大超过材料的允许应力值,使得裂纹失稳扩展,直到最终断裂。

应力集中容易使工件缺陷处在很小的外来载荷下达到超过材料的屈服极限产生断裂,造成构件失效。

应力集中由缺陷产生,对症下药才能尽快解决问题。这些缺陷可能存在金属表面,比如加工产生的微观沟壑;或者材料内部的铸造缺陷轧制缺陷等;可以通过提高构件表面质量,提高材料制造局缓工艺水平等方法来实现,可以采用豪克能技术提高光洁度降低粗糙度还能预支压应力!

什么是应力集中?

应力集中是指结构或构件的局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象。

应力集中是弹性力学中的一类问题,指物体中应力局部增高的现象,一般出现在物体形状急剧变化的地方,如缺口、孔洞、沟槽以及有刚性约束处。

应力集中能使物体产生疲劳裂纹,也能使脆性材料制成的零件发生静载断裂。在应力集中处,应力的最大值(峰值应力)与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

局部增高的应力随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。由于峰值应力往往超过屈服极限(见材料的力学性能)而造成应力的重新分配,所以,实际的峰值应力常低于按弹性力学计算得到的理论峰值应力。

扩展资料:

详细介绍:

应力集中是应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。

应力集中会引起脆性材料断裂;使脆性和塑性材料产生疲劳裂纹。在应力集中区域,应力的最大值(峰值应力)与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

局部增高的应力值随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。由于峰值应力往往超过屈服极限(见材料力学性能)而造成应力的重新分配,所以,实际的峰值应力常低于按弹性力学计算出的理论峰值应力。

反世衫映局部应力增高程度的参数有理论应力集中系数α,它是峰值应力和不考虑应力集中时的应力(即名义应力)的比值,它恒大于1,且与载荷的大小无关。

对受单向均匀拉伸的无限大平板中的圆孔,α=3。由光滑试样得出的疲劳极限和同样材枓制成的缺口试样的疲劳极限之比,称为有效应力集中系数,它总小于理论应力集中系数,一般可由后者按经验公式得到它的近似值。

1898年德国的G.基尔施首先得出圆孔附近应力集中的结果。1909年俄国的G.V.科洛索夫求出椭圆孔附近应力集中的公式。

20世纪20年代末,苏联的N.I.穆斯赫利什维利等人把复变函数引入弹性力学,用保角变换把一个不规则分段光滑的曲线变换到单位圆上,导出复变函数的应力表达式及其边界条件,进而获得一批应力集中的精确解。

各种实验手段的发展也很快,如电测法、光弹性法、散斑干涉法、云纹法等实验手段(见实验应力分析)均可测出物体的应力集中。

随着科技的进步,计算机和有限元法以及边界元法的迅速发展,为寻找应力集中的数值解开辟了新途径。

为了避免材料或构件因应力集中而造成的破坏,工程上主要采取以下一些措施:

①表面强化:对材料表面作喷丸、滚压、氮化等处理,可以提高材料表面的疲劳强度;

②避免尖角:即把棱角改为过度圆角,适当增大过渡圆弧的半径,效果更好;

③改善零件外形;曲率半径逐步变化的外形有利于降低应力集中系数,比较理想的办法是,采用流线型型线或双曲率型线,后者更便于在工程上应用;

④孔边局部加强:在孔边采用加强环或作局部加厚均可使应力集中系数下降,下降程度与孔的形状和大小、加强环的形状和大小以及载荷形式有关;

⑤适当选择开孔位置和方向:开孔的位置应尽量避开高应力区,并应避免因孔间相互影响而造成应力集中系数增高,对于椭圆孔,应使其长轴平行于外力的方向,这样可降低峰值应力;

⑥提高低应力区应力,减小零件在低应力区的厚度,或在低应力区增开缺口或圆孔,使应力由低应力区向高应力区的过渡趋于平缓;

⑦利用残余应力:在峰值应力超过屈服极限后卸载,就桐返汪会产生残余应力,合理地利用残余应力也可降低应力集中系数。

参考资料:百局仔度百科---应力集中

怎样减少应力集中的问题呢?求大家帮忙啊

应力集中是指受力构件由于几何形状、外形迅纳尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。工件的尖角处,尺寸变化的地方、都会造成亩肆没应力集中!

应力集中能使物体产生疲劳裂纹,也能使脆性材料制成的零件发生静载断裂。对于由脆性材料制成的构件,应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。因此,在设计脆性材料构件时,应考虑应力集中的影响。

消除应力集中从三方面下手:

工件的设计结构要合理,避免尖角,避免尺寸突然变化、铸造的时采用合理的铸造工艺等;

工件加工中注意应力的消除:大部分机械加工应力不会立马显现出来对工件精度的影响,但是机械加工应力已经存在,他会促进萌生疲劳裂纹,要注意机械过程的应力消除,可以采用豪克能技术进行加工,消除机械应力,同时提雹模高光洁度

工件成型之后的应力消除:包含铸造、焊接、机加,采用的方法有退火、华云振动时效、豪克能焊接应力消除技术,都能有很好的效果!

希望对楼主有帮助拉!

什么是应力集中?

应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。当材料受力时材料表面及内部缺陷处的应力远大于平均应力的现象称为应力集中现象,简称应力集中。通过提高冶金质量、加工质量可有效减小应指返力集中。

脆性:材料在外力作大逗卖用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即破坏断裂的性质。对于由脆性材料制成的构件,应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。因此,在设计脆性材料构件时,应考虑应力集中的影响。对于由塑性材料制成的构件,应力集中对其在静载荷作用下的强度则几乎无影响。所以,在研究塑性材料构件的静强度问题时,通常不考虑应力集中的影响。铸铁(牌号一般为以Q、HT等滚逗开头的材料),与非金属材料都是脆性材料,碳钢(如45、20等)、铬钢、硅合金钢还有其他一些硬度较小而韧性较好的合金钢为塑性材料延伸率δ是衡量材料塑性性能的指标。——工程上通常把δ>5%的材料称为塑性材料,如钢、铜、铝合金等;把δ<5%的材料称为脆性材料,如铸铁、陶瓷、石材等。低碳钢是典型的塑性材料,其延伸率δ为20~30%。铸铁是典型的脆性材料,其延伸率δ<1%。由低碳钢等塑性材料制成的构件,当应力达到屈服极限σs时,会因显著的塑性变形而使构件原有形状和尺寸发生改变,不再能够正常工作。由铸铁等脆性材料制成的构件,会因应力达到强度极限σb而发生断裂,尽管断裂之前变形还很小。构件失去正常工作能力或发生断裂破坏时的应力,称为极限应力。塑性材料在断裂前已发生显著的塑性变形,故塑性材料的极限应力应是屈服极限σs,而脆性材料直至断裂时也无显著的变形,故脆性材料的极限应力就是强度极限σb。塑性材料和脆性材料在力学性能上的主要差异是:塑性材料在断裂前的变形较大,塑性指标(断面收缩率和伸长率)较高,抵抗拉断的能力较好,其常用的强度指标是屈服极限,而且一般地说,在拉伸和压缩时的屈服极限值相同。脆性材料在断裂前变形较小,塑性指标较低,其强度指标是强度极限,而其抗拉强度远低于抗压强度。但是材料是塑性的还是脆性的,并非一成不变,它将随材料所处的温度、应变率和应力状态等条件的变化而不同。

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