应力集中

应力集中应力在物体中的局部产生显著升高的现象。在物体中的几何不连续(不平滑)导致了局部应力场强度的提升。最大应力往往超过屈服极限使应力的重新分配,所以实际的最大应力常低于弹性力学计算出的理论峰值。

圆孔周围的力流动(红色曲线)与流场中的流线类似。 曲线之间的间距在孔侧是最小的,反映了应力集中[1]

应力集中的发生

1.几何不连续性。

2.施加载荷的不连续性。

3.材料的不连续性。

研究进程

1898年,E.G Kirsch 首先发现圆形缺孔附近有应力集中状况[2]。1913年,C.E. Inglis 计算出椭圆形附近的应力集中,为线弹性断裂力学理论跨出新的一步[3]。 1920年,A. A. Griffith 进一步基于能量的分析,开创了断裂力学的领域[4]。应力集中由许多因子所组成,1953年,Peterson首次出版"Stress Concentration Design Factors",为设计阶段提供估算应力集中系数的方法[5]

参考文献

  1. ^ McGinty, Bob. Stress Concentrations at Holes. www.fracturemechanics.org. [2018-01-15]. (原始内容存档于2020-11-11). 
  2. ^ Kirsch, E.G. Die Theorie der Elastizität und die Bedürfnisse der Festigkeitslehre. Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure. 1898, 42: 797-807. 
  3. ^ Inglis, C.E. Stresses in Plates Due to the Presence of Cracks and Sharp Corners. Transactions of the Institute of Naval Architects. 1913, 55: pp. 219-241. 
  4. ^ Griffith, A. A. The Phenomena of Rupture and Flow in Solids (PDF). Philosophical Transactions, Series A. 1920, 221: 163-198 [2018-01-15]. (原始内容存档 (PDF)于2018-09-20). 
  5. ^ Rudolf Earl, Peterson. Stress Concentration Design Factors. John Wiley & Sons. 1953. ISBN 978-0471683766.