Влияние концентрации напряжений

Влияние различных факторов на предел выносливости

Сравним напряженное состояние, возникающее в растягиваемой пластине в сечении, ослабленном отверстием, и в сплошном сечении.

Во втором случае напряжение распределено равномерно по сечению, а в первом – неравномерно, резко увеличиваясь по мере приближения к отверстию.

Подобное явление наблюдается при растяжении стержня с выточками:

при изгибе ступенчатого стержня:

при прессовой посадке втулки на вал:

Явление увеличения напряжений в окрестностях мест резкого изменения формы тела, а также в зоне контакта соприкасающихся тел, называется концентрацией напряжений. Факторы, вызывающие концентрацию напряжений, называются концентраторами напряжений.

Для пластичных материалов при статическом нагружении концентрация напряжений неопасна, а при повторно-переменной нагрузке она способствует зарождению усталостной трещины.

Для учета влияния концентрации напряжений в расчетной практике вводятся эффективные коэффициенты концентрации напряжений:

; ,

где s_–1, t_–1 – пределы выносливости, полученные на гладких образцах; s_–1К, t_–1К – пределы выносливости, полученные на образцах с концентраторами.

Эффективные коэффициенты концентрации напряжений тем больше, чем острее концентратор, чем прочнее материал и чем жестче вид напряженного состояния.