Большая Советская Энциклопедия (КО)

Концентрация напряжений

Концентра'ция напряже'ний в теории упругости, сосредоточение больших напряжений на малых участках, прилегающих к местам с резким изменением формы поверхности или сечения деформированного тела. Факторами, обусловливающими К. н. (т. н. концентраторами напряжений), могут быть отверстия, полости, трещины, выточки, надрезы, углы, выступы, острые края, резьба, а также различные неровности поверхности (риски, царапины, метки, неровности поверхности сварных швов и т. п.). Для распределения напряжений s в зоне К. н. характерно резкое изменение напряжённого состояния, сопровождаемое быстрым затуханием напряжений при удалении от этой зоны. Чем больше максимальное напряжение в месте концентрации по сравнению с т. н. номинальным напряжением (равным среднему нормальному растягивающему напряжению по наиболее узкому поперечному сечению образца), тем резче наблюдается затухание напряжений при удалении от наиболее напряжённой зоны.

Количественной оценкой К. н. служит коэффициент К. н. a_s = s_мах /s_н , a_t =t_мах /t_н , где s_н и t_н — номинальные напряжения (s — нормальное, t — касательное). Величины a_s и a_t не связаны со свойствами материала, а зависят от вида концентратора напряжений, его остроты, абсолютного размера и размера относительно детали, от вида деформации и типа напряжённого состояния. Кроме этих (теоретические коэффициенты К. н.), существует технический коэффициент К. н., учитывающий структуру и пластические свойства материала.

Характер распределения напряжений и их величина в местах концентрации определяются методами теории упругости и пластичности лишь для немногих типов концентраторов вследствие большой сложности решения таких задач. В большинстве случаев К. н. экспериментально исследуется методом фотоупругости, тензометрированием, методом лаковых покрытий и др. Для уменьшения или устранения К. н. применяются разгружающие надрезы, усиление края отверстий и вырезов, в пластинах ребра жёсткости и др. Упрочение материала в зоне К. н. достигается различными способами технологической обработки.

Концентрация напряжений при растяжении силой Р полосы шириной b с круговым отверстием диаметром d.