應力集中是指結構或構件的局部區域的最大應力值比平均應力值高的現象。
彈性力學中的壹類問題,指物體中應力局部增高的現象,壹般出現在物體形狀急劇變化的地方,如缺口、孔洞、溝槽以及有剛性約束處。應力集中能使物體產生疲勞裂紋,也能使脆性材料制成的零件發生靜載斷裂。
在應力集中處,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。局部增高的應力隨與峰值應力點的間距的增加而迅速衰減。由於峰值應力往往超過屈服極限(見材料的力學性能)而造成應力的重新分配,所以,實際的峰值應力常低於按彈性力學計算得到的理論峰值應力。
應力集中的特點
1、局部性:應力集中發生在結構的特定區域,如孔、槽或結構邊緣。這些區域由於形狀或構造上的變化,導致應力分布不均。
2、峰值效應:在應力集中區域,應力值往往遠高於周圍其他區域,有時甚至可能導致應力值超過材料的屈服極限。
3、敏感性:應力集中對材料屬性、幾何形狀和外部載荷的變化非常敏感。即使是很小的外部擾動,也可能引起應力集中的顯著變化。
4、復雜性:應力集中的程度和分布受多種因素影響,如材料屬性、幾何形狀、外部載荷和邊界條件等。這使得對它的預測和緩解變得較為復雜。
5、可能導致斷裂:在嚴重應力集中的情況下,如果集中區域的應力值超過材料的斷裂強度,則可能引發斷裂。
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