КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ


КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

       
в теории упругости и пластичности, увеличение напряжений в малых областях, примыкающих к местам с резким изменением формы поверхности тела, его сечения или с локализов. неоднородностью материала внутри тела. Факторами, обусловливающими К. н. (т. н. концентраторами напряжений или концентраторами), могут быть надрезы, выточки, выбоины, полости, усадочные раковины, трещины, инородные включения, царапины и т. п. К. н. может быть причиной разрушения тел, т. к. она снижает сопротивление тела ударным нагрузкам.
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Концентрация напряжений при растяжении силой Р полосы шириной b с круглым отверстием диаметром d.
При удалении от концентратора напряжения убывают быстро (рис.).
Для количеств. оценки К. н. вводится понятие номинального напряжения sн— напряжения, к-рое было бы при тех же нагрузках в теле без концентратора напряжений (напр., для полосы с отверстием — равномерно распределённое норм. напряжение в той части полосы, где нет отверстия). Отношение макс. напряжения к номинальному в той же точке наз. коэфф. К. <н. a=sмакс/sн, где под sмакс и sн понимаются нормальные, или касательные напряжения, или их комбинация (напр., интенсивность напряжений). Значение коэфф. К. <н. зависит от формы концентратора и его абс. и относит. размеров, типа нагрузки, структуры и механич. св-в материала. К существ. перераспределению напряжений и ослаблению эффекта К. н. приводит возникновение пластич. деформации в зоне концентратора напряжений.
Для уменьшения К. н. используются разгружающие надрезы, усиление зоны К. н. (напр., увеличение толщины' пластинки вокруг отверстия), технологич. приёмы упрочнения материала в зоне концентратора напряжений и т. п.
Распределение напряжений при наличии концентратора напряжений определяется методами теории упругости и пластичности, а также экспериментально (тензометрированием, методом лаковых покрытий, поляризационно-оптическим методом и др.).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

в теории упругости - сосредоточение больших напряжений на малых участках, прилегающих к местам с разл. рода изменением формы поверхности или сечения деформированного тела. Факторами, обусловливающими К. н. (т. н. концентраторами напряжений), являются отверстия, полости, трещины, выточки, надрезы, углы, выступы, острые края, резьба, а также разл. неровности поверхности (риски, царапины, метки, сварные швы и т. п.). Для распределения напряжений о в зоне концентрации характерно резкое изменение напряжённого состояния, сопровождаемое быстрым затуханием напряжений при удалении от этой зоны (рис. 1, а).

2523-113.jpg

Рис. 1. Концентрация напряжений при растяжении полосы шириной b с круговым отверстием диаметра d силой P.

2523-123.jpg

Рис. 2. Концентрация напряжений при растяжении полосы с двумя симметричными гиперболическими выточками.

2523-124.jpg

Рис. 3. Концентрация напряжений возле эллиптического отверстия в неограниченной ортотропной пластинке.

При растяжении широкого образца толщиной h с двусторонней выточкой, имеющей форму гиперболы (рис. 2), наибольшие напряжения 2523-114.jpg будут на контуре выточки в её вершине. Для различных 2523-115.jpg в вершине выточки

2523-116.jpg

(где а-2523-117.jpgширины образца между выточками, 2523-118.jpg - радиус кривизны выточки, 2523-119.jpg - т. н. номинальное напряжение, равное среднему нормальному растягивающему напряжению Р по наиб. узкому поперечному сечению образца). Из ф-лы (1) видно, что 2523-120.jpg= = 2,65 р при 2523-121.jpg=4. По мере удаления от контура выточки s макс быстро затухают и очень скоро становятся значительно меньше р, а при уменьшении 2523-122.jpg быстро возрастают. Чем больше макс. напряжение в месте концентрации по сравнению с р, тем резче наблюдается затухание напряжений при удалении от наиб. напряжённой зоны; это особенно резко проявляется в случае пространственного напряжённого состояния. Свойством быстрого затухания напряжений возле концентратора можно воспользоваться для уменьшения наиб. напряжения, имеющегося в соседстве с данным концентратором, путём устройства дополнительного нового концентратора напряжений. Этим часто пользуются для разгрузки напряжённого состояния в детали и для получения более равномерного напряжённого состояния с плавным его изменением.

Количественной оценкой К. н. служат коэф. К. н.

2523-125.jpg i

где 2523-126.jpg и 2523-127.jpg - номинальные напряжения. На рис. 1 ( б )приведены 2523-128.jpg в плоском образце с круговым отверстием для разл. отношений d/b.

Анизотропия упругих свойств материала оказывает сильное влияние на величину 2523-129.jpg лишь в небольшой области вблизи концентратора, а по мере удаления от концентратора напряжений 2524-1.jpg быстро затухает, как и в случае изотропной среды. Так, напр., 2524-2.jpg в точке А (рис. 3) эллиптич. отверстия, находящегося в неогранич. ортотропной пластинке, характеризуемой упругими константами 2524-3.jpg и 2524-4.jpg, определяется по ф-ле

2524-5.jpg

Для изотропной среды 2524-6.jpg и

2524-7.jpg

Из (3) и (4) следует, что в случае малых отверстий номинальным напряжением 2524-8.jpg будут напряжения р в соответствующей точке неослабленной пластинки, находящейся под действием той же системы внеш. усилий, что и ослабленная данным отверстием пластинка.

Различают теоретический коэф. К. н., определяемый методами классич. теории упругости [ф-лы (1), (3)], и техн. коэф. К. н., учитывающий структуру и пластич. свойства материала. Коэф. К. н. зависит гл. обр. от радиуса кривизны поверхности концентратора в окрестности точки с наиб. напряжением; при неогранич. уменьшении радиуса кривизны теоретич. коэф. К. н. неограниченно возрастает, что не подтверждается экспериментально. Поэтому при малых r величина as условная, т. к. в зоне К. н. перемещения не являются малыми, и при сравнимых с величиной кристалла (для кристаллич. материалов) теряет силу основное допущение теории упругости - гипотеза идеальной сплошности среды. Эксперименты по определению предела выносливости образцов с выточками показывают, что существует предельное значение р для выточек, после уменьшения к-рого не наблюдается уменьшения предела выносливости образца. Так, для мягкой стали таким радиусом будет 2524-9.jpg мм, для алюминия 2524-10.jpg 0,1-0,15 мм. Техн. коэф. К. н. определяется экспериментально и всегда остаётся ограниченным.

К. н. часто является причиной возникновения и развития усталостных трещин, а также статич. разрушения деталей из хрупких материалов. Внесение концентратора напряжений вызывает также снижение предела усталости образца и смещение кривой усталости. Отношение предела усталости образца без К. н. (2524-12.jpg или 2524-13.jpg) к пределу усталости образца с К. н. (2524-14.jpg или 2524-15.jpg ), имеющего такие же абсолютные размеры сечений, как и первый, наз. эффективным коэф. К. н. (2524-16.jpg или 2524-17.jpg): 2524-18.jpg. Коэф. 2524-19.jpg и 2524-20.jpg обычно меньше, чем теоретич. коэф. 2524-21.jpg и 2524-22.jpg Для количественной оценки этой разницы вводятся коэффициенты чувствительности материала к К. н.: 2524-23.jpg Чувствительность детали к К. н. зависит прежде всего от свойств материала, из к-рого она изготовлена.

Большинство решений о распределении напряжений в местах концентрации относится к плоским задачам теории упругости и пластичности или получено на основе упрощающих гипотез теории пластин и оболочек. Поэтому К. н. изучается в основном экспериментально (методом фотоупругости, тензометрирования и др.). В последние годы исследован ряд пространственных задач К. н. методом "замораживания" деформаций (см. Поляризационно-оптический метод). Для уменьшения или устранения К. н. применяются разгружающие надрезы, усиления края отверстий и вырезов рёбрами жёсткости, накладками и др., а также упрочнение материала в зоне К. н. разл. способами технол. обработки.

Лит.: Нейбер Г., Концентрация напряжений, пер. с нем., М.- Л., 1947; Савин Г. Н., Распределение напряжений около отверстий, К., 1968; Серенсен С. В., Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению, М., 1975; Методы расчета оболочек, т. 1 - Теория тонких оболочек, ослабленных отверстиями, К., 1980.

Г. Н. Савин, В. И. Савченко.


Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ" в других словарях:

  • Концентрация напряжений — – резкое увеличение напряжений, возникающее в местах резких изменений формы тела (у краев отверстий, в выкружках, углах, выступах). Зоны концентрации напряжений наиболее перегружены и служат местами начала пластических деформаций или разрушения.… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • концентрация напряжений — На макромеханическом уровне увеличение приложенного напряжения в области надреза, полости, отверстия или включения. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN stress concentration …   Справочник технического переводчика

  • Концентрация напряжений —         в теории упругости, сосредоточение больших напряжений на малых участках, прилегающих к местам с резким изменением формы поверхности или сечения деформированного тела. Факторами, обусловливающими К. н. (т. н. концентраторами напряжений),… …   Большая советская энциклопедия

  • концентрация напряжений —  Stress Concentration  Концентрация напряжений   Cосредоточение больших напряжений на малых участках, прилегающих к местам с резким изменением формы поверхности или сечения деформированного тела. Факторами, обусловливающими концентрацию… …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

  • КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ — резкое увеличение напряжений, возникающее в местах резких изменений формы тела (у краев отверстий, во входящих углах). Зоны концентрации напряжений наиболее перегружены и служат местами начала пластической деформации или разрушения. Так… …   Металлургический словарь

  • Концентрация напряжений — Stress concentration Концентрация напряжений. На макромеханическом уровне увеличение приложенного напряжения в области надреза, полости, отверстия или включения. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО… …   Словарь металлургических терминов

  • концентрация напряжений — [stress concentration] повышение напряжений вблизи мест резкого изменения формы или нарушение сплошностей материала; Смотри также: Концентрация электронная концентрация предельно допустимая концентрация ( …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ — резкое увеличение напряжений, возникающее в местах резких изменений формы тела (у краёв отверстий, в выкружках, углах, выступах). Зоны К. н. наиболее перегружены и служат местами начала пластич. деформации или разрушения. Наибольшее напряжение у… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Концентрация — [concentration] количество вещества, содержащегося в единице массы или объема раствора, смеси, сплава: Смотри также: электронная концентрация концентрация напряжений …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Концентрация механических напряжений — (КМН) явление местного повышения уровня механических напряжений, обусловленное физико механическими или конструкционными аномалиями в данной точке изделия... Источник: МДС 53 2.2004. Диагностирование стальных конструкций (согласован Росстроем… …   Официальная терминология

Книги

Другие книги по запросу «КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.