應力集中的利用與避免

1、應力集中的利用與避免摘要摘要材料在交變應力作用下產(chǎn)生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應力遠小于其靜載下的強度極限時，破壞可能發(fā)生。另外材料會由于截面尺寸改變而引起應力的局部增大，這種現(xiàn)象稱為應力集中。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞應力集中應力集中系數(shù)應力測量利用與避免應力集中現(xiàn)象可以說是在日常生活中無處不見，有些工程需要消除集中應力，有些則需要增大集中應力。應力集中是如何產(chǎn)生的？了解應力的產(chǎn)生是工程制造加工及生產(chǎn)生活中的重要部分。通過相關(guān)設計，可以

2、為生活提供許多方便，減少一些不必要的麻煩，還可以減少和避免很多不必要的傷害。應力集中是受力零件或構(gòu)件在形狀、尺寸急劇變化的局部出現(xiàn)應力顯著增大的現(xiàn)象。應力集中會引起脆性材料斷裂；使物體產(chǎn)生疲勞裂紋，應力的最大值（峰值應力）與物體的幾何形狀和加載方式等因素有關(guān)。通過電測法、光彈性法、有限元法以及邊界元法等實驗手段測出物體的應力集中。在日常生產(chǎn)生活中，可以通過相應實驗及計算實現(xiàn)應力集中的利用與避免。如傳動軸軸肩圓角、鍵槽、油孔和緊配合等部位

3、，受力后均產(chǎn)生應力集中。這些部位的峰值應力從集中點到鄰近區(qū)的分布有明顯的下降，呈現(xiàn)很高的應力梯度。零件的早期失效常發(fā)生在應力集中的部位因此了解和掌握應力集中問題，對于機械零件的合理設計和減少機械的早期失效有重要意義。要應用或避免這些集中應力就必須進行一定的測量和應力監(jiān)測，目前主要的應力測試方法有電測法、光纖光柵法、振弦式應變測量等。應力監(jiān)測一般是指在建構(gòu)筑物施工過程中，如鋼結(jié)構(gòu)安裝、卸載、改造、加固，混凝土澆筑等過程，采用監(jiān)測儀器對受力

4、結(jié)構(gòu)的應力變化進行監(jiān)測的技術(shù)手段，在監(jiān)測值接近控制值時發(fā)出報警，用來保證施工的安全性，也可用于檢查施工過程是否合理。要實現(xiàn)應力集中的利用與避免，僅通過實驗及檢測是不夠的，還需要進行一定的計算。計算應力時最重要的是確定構(gòu)件的安全系數(shù)及最大需用應力，在實際應用中相當復雜。實際工程中圓滑的角避免應力集中在制作各種拉力工具時，拉腳的拐彎處應設圓角，這并不是為了美觀，這是為了避免應力集中。應力集中指由于受力構(gòu)件由于幾何形狀、外形尺寸發(fā)生突變而引起

5、的局部范圍內(nèi)內(nèi)應力顯著增大的現(xiàn)象。應力集中會造成構(gòu)件的斷裂。圓角的大小應根據(jù)工具的外形尺寸決定，太大影響工具的效應，太小工具容易斷裂損壞。對于常用的較小拉制工具，圓角半徑在23毫米為佳，較大在5毫米左右。對于特殊形狀的工具根據(jù)實際情況確定。但或大或小必須留圓角。小結(jié)：小結(jié)：為避免應力集中造成構(gòu)件破壞，可采取消除尖角、改善構(gòu)件外形、局部加強孔邊以及提高材料表面光潔度等措施，避免形狀突變，盡可能開圓孔或橢圓孔；根據(jù)孔邊應力集中的分析成果進行