| 應力集中類型 | 描述 | 應力集中係數 (Kt) |
|---|---|---|
| 缺口 | 尖鋭的缺口處應力無限放大 | 無限大 |
| 孔洞 | 孔洞邊緣處應力集中 | 3 (矩形板, 圓形孔, 孔徑遠離邊界) |
| 圓角 | 圓角半徑減小, 應力集中加劇 | 與圓角半徑呈反比 |
| 鍵槽 | 尖角處應力集中 | 可達額定應力的 10 倍 |
| 重複缺口 | 兩或多個應力集中因素重疊 | Kt1,Kt2 共同作用 |
| 非連續性缺陷 | 材料中的夾雜物、氣孔、裂紋等缺陷 | 與缺陷大小、形狀有關 |
| 殘餘應力 | 由製造過程引起的內應力 | 與殘餘應力大小、構件形狀有關 |
以下是應力集中的基本概念和影響因素：
| 概念 | 描述 |
|---|---|
| 應力集中 | 物體幾何特徵改變導致應力局部升高 |
| 理論應力集中係數 | 應力集中處最大應力與平均應力的比值 |
| 實際應力集中程度 | 材料特性、載荷狀態等影響下的應力集中程度 |
| 應力集中區域 | 應力顯著高於其他區域的區域 |
| 應力集中影響 | 強度下降、疲勞斷裂、塑性變形等 |
應力集中的影響會影響構件的強度、可靠性和壽命。因此，在設計和製造過程中，應盡可能避免或減小應力集中。採取的措施包括：
| 措施 | 效果 |
|---|---|
| 優化過渡曲線 | 減小應力梯度 |
| 增大圓角半徑 | 降低應力集中 |
| 避免尖鋭缺口 | 防止應力無限放大 |
| 採用低殘餘應力材料 | 減小內應力影響 |
| 優化形狀和尺寸 | 分散應力 |
應力集中：材料中不可忽視的脆弱點
應力集中是指在材料特定區域出現應力急劇升高的現象，這些區域通常具有幾何缺陷或不連續性。應力集中可導致材料於較低載重下失效，因此瞭解和預測應力集中對於確保結構和元件的可靠性至關重要。
應力集中的種類
應力集中可分為以下幾種類型：
| 種類 | 描述 |
|---|---|
| 幾何應力集中 | 由於材料中存在孔洞、凹槽或其他幾何不連續性而產生 |
| 殘餘應力集中 | 由於材料的製造或加工過程（例如熱處理或冷加工）而產生 |
| 應變硬化應力集中 | 當材料在局部區域發生局部屈服時，導致該區域承受更高的應力 |
應力集中的影響因素
影響應力集中的因素包括：
- 幾何形狀： 孔洞、凹槽和尖角等缺陷會導致應力集中。
- 材料性質： 材料的硬度、強度和韌性會影響應力集中的程度。
- 載重條件： 載重的方向、大小和分佈會影響應力集中。
應力集中的測量與評估
有幾種方法可測量和評估應力集中：
- 應變規： 可用於測量材料表面上的應變分佈。
- 光彈性： 可將材料置於偏振光下觀察，以顯示應力分佈。
- 有限元分析（FEA）： 可使用電腦模型模擬應力分佈，以評估應力集中。
避免或減輕應力集中的方法
避免或減輕應力集中的方法包括：
- 優化設計： 避免使用會導致應力集中的幾何形狀。
- 表面處理： 使用圓角、拋光或其他表面處理方法，以減少應力集中。
- 殘餘應力控制： 適當的熱處理或冷加工可以減少殘餘應力。
- 使用應變硬化材料： 這些材料在屈服後會硬化，從而降低應力集中。
結論
應力集中是材料失效的常見原因，瞭解和預測應力集中對於確保結構和元件的可靠性至關重要。通過採用優化的設計、表面處理和殘餘應力控制，可以避免或減輕應力集中，進而提高材料的安全性與可靠性。
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應力集中_百度百科
材料力學筆記之——應力集中與應力奇異