应力集中是怎么回事儿？

freezyb

为什么说轴与轮毂过盈配合时配合边缘会产生较大的应力集中?而在轮毂或轴上开减载槽、中间环、凹切圆角或增大配合部分的直径可以减小应力集中又怎么理解?
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0 C! A# q% p+ B& ]# o$ p9 M[ 本帖最后由 userkypdy 于 2007-7-23 20:10 编辑 ]

shocean

平滑过渡，可以让应力逐渐减少。配合面大了，应力自然就小了

userkypdy

一般情况下，在我们做结构的应力计算时，使用的是每计算截面的平均应力，这在多数情况下是没事的，但部分情况下，如：杆件与杆件的接触部分，杆件的开孔部分，却会因各种由荷载产生的力或力矩导致截面部分地区的应力远大于平均应力，这时我们就把这称为应力集中，
- ?: O; _. }0 I& ^应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂；使物体产生疲劳裂纹。

freezyb

谢谢你们,但卸荷槽是什么原理呢?

wanghua723

p=F/S
在外力一定的情况下，当你的面积非常的小，则压强会非常的大这是最简单的理解！

freezyb

但是轴上的卸荷槽会使该处的轴径变小呀,承载能力不是下降了吗,应力不是变大了吗?请看下面一段话和图片,我不懂其中的道理.
! E7 @4 F! [, y轴的过渡处有应力集中(为什么?),从而降低疲劳强度.措施是采用减载槽、中间环或凹切圆角等结构（实在不懂！为什么这样就可以减小应力集中呢，我以为增大轴径才可以减小应力集中的呀）
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userkypdy

我个人认为，a c 开槽是为了减小应力集中，且如果淬火处理产生应力集中的，应力集中了直接的影响可能是工件直接保费，b中那个轴承套为何要开成那种形状的槽（可能是不同轴颈的连接处的圆弧过渡引起的吧），我不太理解，所以不敢说，谢谢

3 P7 b) p( Z1 {6 Z[ 本帖最后由 userkypdy 于 2007-5-23 14:52 编辑 ]

userkypdy

一般情况下轴的直径突变的地方容易产生应力集中，就是形状比较尖锐的地方比较产生大的应力集中，尤其表现在热处理后

ashootingstar00

呵呵 ，这就跟力学有关系了
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受力零件或构件在形状、尺寸急剧变化的局部出现应力显著增大的现象。如传动轴轴肩圆角、键槽、油孔和紧配合等部位，受力后均产生应力集中。这些部位的峰值应力从集中点到邻近区的分布有明显的下降，呈现很高的应力梯度d[url=][6][/url]http://www.dbk2008.com/cp/resource/graphics/U1/IMAGE/6.bmp/dhttp://www.dbk2008.com/cp/resource/font//T/code_t_02611.jpg(见图[url=][有小孔的板受拉时的应力集中][/url]http://www.dbk2008.com/cp/resource/graphics/U1/FIGURE/yingli01.jpg)。 其实有了过渡状态了，就减小了应力梯度

freezyb

楼上说的太难，我不太懂，我还是不太明白那几个减载机构减少应力集中的原理！

userkypdy

肯能是楼主没有学过里伦理学的缘故吧，这个讲成白话是很难讲的。

xufu5913

要想搞明白这个问题，我想先要搞明白什么是荷载力、什么是应力？简单地来说荷载力来源于动力源作用于工作终端，其力的大小为工作终端负苘加传动损耗，而应力则是由材料内部的分子发生错位（部分分子受拉力或热力作用其分子链被拉长、而有些分子则受压缩力或冷凝力的作用其分子被压缩，同时这两种变形的分子又相互作用在其过渡区域就会受两种作用力的影响，分子链也会受到破坏产生裂纹）而产生的作用カ。人们在生产实践中发现材料在受力情况下都会发生变形，其变形量与受力的大小及受力的区城大小有关，卸载后的剩余应力与局剖的变形量成正比，对台阶轴而言诺不加任何措施、由于作用区域小其作用力仅在轴的圆周面上产生作用，轴芯部分并不受カ，这种现象本人称它为集肤效应。因此此时的轴肩处的圆周面受到剪切变形，分子链相继受到破坏并向轴芯延伸最终导至轴颈断裂。若在轴肩处采用圆弧过度等措施，相对来说增加了作用区域（两作用力之间的距离增加，材料所允许的扭转角度就变大，随着轴的扭转角度的增加使得轴芯部分有更多的分子链来参加传递动力，这样每个分子链的负荷也就变小很多，轴的寿命也得以延长，值得注意的是这并不意味着此轴可永久使用，因为材料在受力的情况下都会受损，只不过程度不同，程度大的寿命短、程度小的寿命长，这也就是人们常说的疲劳寿命。

[ 本帖最后由 xufu5913 于 2007-5-23 19:51 编辑 ]

freezyb

楼上讲得太好了,至少我知道我该看什么书了,我需要补的东西太多了.谢谢你!!!

mjxmj_nx

我先解释什么是应力集中,简单地说，几何表面不连续就将阻断应力或破坏应力的正常传递方向，从而在不连续处出现应力突变或奇异,外文资料中常写为Stress Singularity。应力大小为距离平方的倒数的自然对数值，即ln(1/r2)。要记住关键是表面不连续是内在原因，由此也就不难理解图中所示结构的沟槽、倒角等为什么产生应力集中了。连续的概念要从导数的定义去理解，为什么要圆弧过渡。
- b! m; B4 ?+ k. }, t# L: l. g! z
, ?' M( \6 p. ?我们在企业从事机械零件加工、产品制造的同志一定知道最忌讳的就是防止零件表面的磕碰伤，要轻拿轻放。其实根本道理就是伤痕处本身已经使表面曲线不连续从而产生应力集中，是潜在的疲劳裂纹源。图b中的中间环并不是减轻应力集中，它的作用就和一般的隔圈一样，调整轴向位置。

0 j/ y  @! ~# Y2 `* J# [. D[ 本帖最后由 mjxmj_nx 于 2007-5-24 00:26 编辑 ]

mjxmj_nx

现在再来解释过盈配合为什么在边缘处产生应力集中？
! B4 X0 [! d0 L5 d! ^4 X1 S9 A1 p因为是过盈，所以内外圈在接触表面都要产生变形，而不接触的其它表面不会变形。这样接触面区域是压应力，而在接触边缘处轴的材料必然出现拉应力以阻止轮毂边缘和接触区外的材料进一步变形。但配合面的母线是直线，在外力作用下必然要产生相同的变形量，为了协调，在接触边缘处的材料只有增大压缩变形量才能保持直线，因而这时边缘处的应力必然要比中间接触区域的应力高，也就是所谓的应力集中。实际上最根本的原因还是轮毂是有限长度，端面与内孔互相垂直，因而接触母线不连续。如果轴与轮毂是绝对等长的，那就不会出现应力奇异了。因此，在实际加工中，有经验的师傅往往将内孔加工为喇叭口，以此来减轻边缘的变形量，道理就在于此。
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( O: z1 N8 Y! j7 W1 C: e1 H- D不知大家明白否？

freezyb

谢谢楼上，我在认真看你的回答，我学到了很多，上学时学过弹力，理力，材力，可能是因为太久忘得太干净，感觉自己跟傻瓜一样，我想我应该把那些书再好好看看吧，同时继续向你们请教。再次感谢！

mjxmj_nx

本科阶段的力学知识不足以解决弹性接触问题。

userkypdy

弹性接触问题好象得用有限元做分析吧

迎面一砖头

我认为，首先应力是由于接触工件本身的弹性变形引起的，所谓的应力集中简单理解实际上就是由于某一处的弹性变形较大或趋向于大值，例如在轴与孔的边缘，由于边缘的弹性变形是单向变形，即在中间接触区域，某一点两端都存在应力，所受得力被两侧中和，而边缘只产生单侧变形，容易引起接触表面的塑性变形，因此该处容易产生应力集中，之所以要开槽，其实并不是降低应力，而是将应力转移，即单侧的应力由于弹性变形的影响，转移到开口槽处，开口槽处所受的应力虽然发生变形，但不影响结合面。

GEFUHUA

对构件而言凡是有截面突变处均有应力集中

daviddzj

其实这种去应力的方法在机械结构中是经常见到的，但深入下去研究真的还是有很多知识可以学习。

anlifeng

1个人看法,所谓应力集中就是指在横截面上,因横截面的结构不同,使得在应力作用上,两个不同截面产生变形不一致而在载面突变处产生裂纹,从而整体上削弱了构件的承载能力,为了避免这种突变产生裂纹.就需要在载面突变处形成一个过渡槽(多半是圆弧状),使构件在应力下,变形趁于曲线而不是折线,这个槽就叫卸载槽,

1030205999

金属的内部结构造成，晶粒组合与分布，造成变形时的微小位移产生的错位与开裂的外部表现。

sq131

不错不错，还是学到了很多东西的！