Стресс концентрациясы - Stress concentration

Ішкі күш сызықтары тесікке жақын орналасқан

A стресс концентрациясы (а деп те аталады стресс көтергіш немесе а стресс көтергіш) - бұл объектідегі орналасу стресс қоршаған аймаққа қарағанда едәуір үлкен. Стресс концентрациясы құрылымдық компоненттің геометриясында немесе материалында кернеу ағынының үзілуін тудыратын бұзушылықтар болған кезде пайда болады. Сияқты бөлшектерден туындайды тесіктер, ойықтар, ойықтар және филе. Стресс концентрациясы сызаттар мен сызаттар сияқты кездейсоқ зақымданулардан да туындауы мүмкін.

Әдетте үзілістің шоғырлану дәрежесі созылу жүктемелерді өлшемді емес түрінде көрсетуге болады стресс концентрациясы коэффициенті , бұл ең үлкен кернеудің номиналды алыс өріс кернеуіне қатынасы. Шексіз пластинадағы дөңгелек тесік үшін, .[1] Стресс концентрациясының коэффициентін стресс қарқындылығы коэффициенті, ол жарықтың жарықтың ұшындағы айналадағы кернеулерге әсерін анықтау үшін қолданылады.[2]

Иілгіш материалдар үшін үлкен жүктемелер локализацияланған пластикалық деформацияны немесе тудыруы мүмкін өнімді Әдетте, бұл стресстің қайта бөлінуіне мүмкіндік беретін және компонентке жүктемені жалғастыруға мүмкіндік беретін стресс концентрациясы кезінде пайда болады. Әдетте сынғыш материалдар стресс концентрациясында істен шығады. Алайда, төмен деңгейдегі бірнеше рет жүктеу а тудыруы мүмкін шаршау стресс концентрациясы кезінде инициирлеу және баяу өсу үшін жарықшақ, тіпті созылғыш материалдардың істен шығуына әкеледі. Шаршау жарықтары әрқашан стрессті жоғарылатудан басталады, сондықтан мұндай ақауларды жою көбейеді шаршау күші.

Сипаттама

Стресс концентрациясы құрылымдық компоненттің геометриясында немесе материалында кернеу ағынының үзілуін тудыратын бұзушылықтар болған кезде пайда болады.

Геометриялық үзілістер объектінің стресстің локализацияланған өсуіне әкеледі. Кернеудің шоғырлануын тудыратын пішіндердің мысалдары - өткір ішкі бұрыштар, саңылаулар және объектінің көлденең қимасының ауданындағы кенеттен өзгеру, сондай-ақ тырнақтар, сызаттар және жарықтар сияқты кездейсоқ зақымданулар. Жергілікті жоғары кернеулер нысандардың тезірек істен шығуына әкелуі мүмкін, сондықтан инженерлер кернеу концентрациясын азайту үшін геометрияны жобалайды.

Сияқты материалдық үзілістер, мысалы қосындылар металдарда стресс концентрациясы болуы мүмкін. Компоненттің бетіндегі қосындыларды өңдеу кезінде циклдік тиеу кезінде өсетін микрокрактарға әкелетін өндіріс кезінде өңдеу мүмкін емес. Ішкі жағынан, жүктеу кезінде кірмелердің айналасындағы интерфейстердің істен шығуы статикалық бұзылуларға әкелуі мүмкін микровойлық бірігу.

Стресс концентрациясының коэффициенті

The стресс концентрациясы коэффициенті, , бұл ең үлкен стресстің қатынасы номиналды стресске дейін жалпы көлденең қиманың және ретінде анықталды[3]

Өлшемсіз кернеулердің концентрациясы коэффициенті геометрия пішінінің функциясы және оның мөлшеріне тәуелді емес екенін ескеріңіз.[4] Бұл факторларды типтік инженерлік анықтамалық материалдардан табуға болады.

Э.Кирш теңдеулерін шығарды тесік айналасындағы серпімді кернеулердің таралуы. Саңылаудың жанында сезілген максималды стресс немесе ойық ең төменгі аймақта болады қисықтық радиусы. Ұзындығы эллиптикалық тесікте және ені , номиналды немесе алыстағы стресс жағдайында , үлкен осьтердің ұштарындағы кернеулер Инглис теңдеуімен берілген:[5]

қайда - эллипстік тесіктің қисықтық радиусы. Шексіз пластинадағы дөңгелек тесіктер үшін қайда , стресс концентрациясының коэффициенті .

Қисықтық радиусы нөлге жақындаған кезде, мысалы, өткір жарықтың ұшында, максималды кернеу шексіздікке жақындайды, сондықтан кернеу үшін стресс концентрациясы коэффициентін қолдану мүмкін емес. Оның орнына стресс қарқындылығы коэффициенті жарықтың ұшының айналасындағы кернеулер өрісінің масштабын анықтайды.[2]

Факторларды анықтау әдістері

Стресстік концентрация факторларын өлшеудің тәжірибелік әдістері бар фотоэластикалық стрессті талдау, термоэластикалық стрессті талдау,[6] сынғыш жабындар немесе штамм өлшегіштер.

Жобалау кезеңінде стресс концентрациясының факторларын бағалауға бірнеше тәсілдер бар. Стресс концентрациясының бірнеше каталогтары жарық көрді.[7] Мүмкін ең танымал Стресс концентрациясын жобалау факторлары Петерсон, алғаш рет 1953 жылы жарияланған.[8][9] Соңғы элементтер әдістері қазіргі кезде дизайнда жиі қолданылады.

Стресс концентрациясының әсерін шектеу

Жарық ұшының кесірленуі деп аталады, стресс концентрациясының ең нашар түрлерінің бірін төмендетудің қарсы интуитивті әдісі, а жарықшақ, болып табылады бұрғылау жарықшақтың соңындағы үлкен тесік. Бұрғыланған тесік, оның салыстырмалы түрде үлкен мөлшерімен, жарықшақтың тиімді радиусын ұлғайтуға және кернеу концентрациясын төмендетуге қызмет етеді.[4]

Стресс концентрациясын төмендетудің тағы бір әдісі - ішкі бұрыштарға филе қосу. Бұл стресс концентрациясын азайтады және стресс ағындарының тегіс ағынына әкеледі.

Бұрандалы компонентте күш ағынының сызығы жіңішке бөліктен бұрандалы бөлікке өткенде бүгіледі; нәтижесінде стресс концентрациясы орын алады. Мұны азайту үшін жіңішке және бұрандалы бөліктер арасында кішкене асты жасалады.

Мысалдар

Кірпіштің үшкір бұрышы бетонның кернеуін байытқыш ретінде жұмыс істеп, оның жарылуына себеп болды
  • The де Гавиллэнд кометасы ұшақ салдарынан болатындығы анықталған бірқатар апатты сәтсіздіктерге тап болды шаршау автоматты бағыттаушы кесінділерінің айналасында (кейде терезелер деп аталады) перфорацияланған тойтарма саңылауларын пайдалану салдарынан туындаған жоғары кернеулі концентрациядан өсетін жарықтар. Төрт бұрышты жолаушылар терезелерінің стресс концентрациясы күткеннен жоғары екендігі анықталды және қайта жасалды.
  • Люктердің бұрыштарындағы сынғыш сынықтар Бостандық кемелері қысқы дауыл кезінде суық және стресстік жағдайда Атлант мұхиты.
Бұл ортоз а-дан кейін феморды қолдау үшін имплантацияланған сыну, бірақ оның иілуіндегі стресс концентрациясы оның жүктеме кезінде бұзылу мүмкіндігін арттырады.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Саңылаулардағы стресс концентрациясы».
  2. ^ а б Шичве, Яап (2001). Құрылымдар мен материалдардың шаршауы. Спрингер. б. 90. ISBN  978-0792370147.
  3. ^ Шигли, Джозеф Эдвард (1977). Машина жасауды жобалау (Үшінші басылым). McGraw-Hill.
  4. ^ а б дөңгелек ойықтардағы стресс жақсартылған шешім
  5. ^ «Эллиптикалық тесіктердегі стресстер». Алынған 2020-03-13.
  6. ^ Раджич, Ник; Көше, Нил (2014). «Термоэластикалық кернеулерді талдау үшін салқындатылған және салқындатылмаған инфрақызыл детекторлар арасындағы өнімділікті салыстыру». Сандық InfraRed Thermography журналы. Тейлор және Фрэнсис. 11 (2): 207–221. дои:10.1080/17686733.2014.962835.
  7. ^ ESDU64001: стресс концентрациясы туралы нұсқаулық. ESDU. ISBN  1-86246-279-8.
  8. ^ Питерсон, Рудольф Эрл (1953). Стресс концентрациясын жобалау факторлары. Джон Вили және ұлдары. ISBN  978-0471683766.
  9. ^ Пилки, Уолтер Д. (1999). Петерсонның стресс концентрациясының факторлары (2-ші басылым). Вили. ISBN  0-471-53849-3.

Сыртқы сілтемелер