Раздел 7. Концентрация напряжений

Полученные ранее формулы для определения напряжений при растяжении, кручении и изгибе справедливы только в том случае, когда рассматриваемый элемент имеет постоянное или плавно изменяющееся сечение, и рассматриваемое сечение отстоит на достаточно большом расстоянии от зон резкого изменения формы или площади сечения, вырезов, отверстий, выточек, галтелей, пазов, канавок. В этих зонах наблюдается резкое увеличений напряжений, называемое концентрацией напряжений. Существенная особенность концентрации напряжений состоит в том, что в зоне концентратора возникает сложное напряженное состояние. Зона возмущения поля напряжений обычно невелика, однако, как показывает практика, концентрация приводит как к снижению прочности элементов конструкции из хрупких материалов, так и существенному снижению долговечности детали при переменных нагрузках.

Концентрацию напряжений принято оценивать теоретическим коэффициентом концентрации напряжений α, равным отношению напряжения при наличии концентратора к напряжению в той же точке при отсутствии концентратора:

, , где

s_max, τ_max - максимальные локальные нормальные и касательные напряжения;

s_ном, τ_ном - номинальные нормальные и касательные напряжения, найденные без учета возмущения напряжений.

Коэффициент концентрации напряжений определяют путем решения соответствующих задач теории упругости или с помощью экспериментальных методов изучения напряжений, таких, как фотоупругость, малобазная тензометрия, голографическая интерферометрия и др.