應(yīng)力集中的利用與避免

1、應(yīng)力集中的利用與避免摘要摘要材料在交變應(yīng)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(yīng)力遠(yuǎn)小于其靜載下的強(qiáng)度極限時(shí)，破壞可能發(fā)生。另外材料會(huì)由于截面尺寸改變而引起應(yīng)力的局部增大，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞應(yīng)力集中應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)力測(cè)量利用與避免應(yīng)力集中現(xiàn)象可以說是在日常生活中無(wú)處不見，有些工程需要消除集中應(yīng)力，有些則需要增大集中應(yīng)力。應(yīng)力集中是如何產(chǎn)生的？了解應(yīng)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(shè)計(jì)，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(yīng)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(yīng)力顯著增大的現(xiàn)象。應(yīng)力集中會(huì)引起脆性材料斷裂；使物體產(chǎn)生疲勞裂紋，應(yīng)力的最大值（峰值應(yīng)力）與物體的幾何形狀和加載方式等因素有關(guān)。通過電測(cè)法、光彈性法、有限元法以及邊界元法等實(shí)驗(yàn)手段測(cè)出物體的應(yīng)力集中。在日常生產(chǎn)生活中，可以通過相應(yīng)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算實(shí)現(xiàn)應(yīng)力集中的利用與避免。如傳動(dòng)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(yīng)力集中。這些部位的峰值應(yīng)力從集中點(diǎn)到鄰近區(qū)的分布有明顯的下降，呈現(xiàn)很高的應(yīng)力梯度。零件的早期失效常發(fā)生在應(yīng)力集中的部位因此了解和掌握應(yīng)力集中問題，對(duì)于機(jī)械零件的合理設(shè)計(jì)和減少機(jī)械的早期失效有重要意義。要應(yīng)用或避免這些集中應(yīng)力就必須進(jìn)行一定的測(cè)量和應(yīng)力監(jiān)測(cè)，目前主要的應(yīng)力測(cè)試方法有電測(cè)法、光纖光柵法、振弦式應(yīng)變測(cè)量等。應(yīng)力監(jiān)測(cè)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(cè)儀器對(duì)受力

4、結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段，在監(jiān)測(cè)值接近控制值時(shí)發(fā)出報(bào)警，用來(lái)保證施工的安全性，也可用于檢查施工過程是否合理。要實(shí)現(xiàn)應(yīng)力集中的利用與避免，僅通過實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)是不夠的，還需要進(jìn)行一定的計(jì)算。計(jì)算應(yīng)力時(shí)最重要的是確定構(gòu)件的安全系數(shù)及最大需用應(yīng)力，在實(shí)際應(yīng)用中相當(dāng)復(fù)雜。實(shí)際工程中圓滑的角避免應(yīng)力集中在制作各種拉力工具時(shí)，拉腳的拐彎處應(yīng)設(shè)圓角，這并不是為了美觀，這是為了避免應(yīng)力集中。應(yīng)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(yīng)力顯著增大的現(xiàn)象。應(yīng)力集中會(huì)造成構(gòu)件的斷裂。圓角的大小應(yīng)根據(jù)工具的外形尺寸決定，太大影響工具的效應(yīng)，太小工具容易斷裂損壞。對(duì)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(duì)于特殊形狀的工具根據(jù)實(shí)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(yīng)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(qiáng)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(yīng)力集中的分析成果進(jìn)行