应力集中的分析

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1、应力集中的分析1.应力集屮的现象及概念材料在交变应力作川下发生的破坏称为疲劳破坏。通常材料承受的交变应力远小于具静载下的强度极限时，破坏就可能发牛。另外材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增人，这种现彖称为应力集屮。对于组织均匀的脆性材料，应力集中将人人降低构件的强度，这在构件的设计时应特别注意。承受轴向拉伸、压缩的构件，只有在寓加力区域稍远且横截面尺寸乂无急剧变化的区域内，横截而上的应力才是均匀分布的。然而工程中由于实际需要，某些零件常有切口、切槽、螺纹等，因而使杆件上的横截而尺寸发生突然改变，这时，横截而上的应

2、力不再均匀分布，这已为理论和试验所证实。如图2-31[a]所示的带圆孔的板条，使其承受轴向拉伸。由试验结果可知：在圆孔附近的局部区域内，应力急剧增大，而在离开这一区域稍远处，应力迅速减小而趋于均匀(图2—31[b])。这种由于截血尺寸突然改变而引起的应力局部增人的现象称为应力集中。在I一I截面上，孔边最大应力示与同一截而上的平均应力Z比，用表称为理论应力集屮系数，它反映了应力集屮的程度，是一个人于1的系数。而且试验结果还表明：截面尺寸改变愈剧烈，应力集中系数就愈大。因此，零件上应尽量避免帯尖角的孔或槽，在阶梯杆截而的

3、突变处要用圆弧过渡。在静荷作用卜•，各种材料对应力集中的敏感程度是不相同的。像低碳钢那样的塑性材料具有屈服阶段，当孔边附近的最大应力达到屈服极限时，该处材料首先屈服，应力暂时不再增大。如外力继续增加，增加的应力就由截面上尚未屈服的材料所承担，使截面上其它点的应力相继增人到屈服极限，该截而上的应力逐渐趙于平均，如图2-32所示。因此，用察性材料制作的零件，在静荷作用下可以不考虑应力集屮的影响。而对于组织均匀的脆性材料，因材料不存在屈服，当孔边最人应力的值达到材料的强度极限时，该处首先断裂。因此川脆性材料制作的零件，应力

4、集屮将人人降低构件的强度，其危害是严重的。这样，即使在静载荷作用下一般也应考虑应力集中对材料承载能力的影响。然而，対于组织不均匀的脆性材料，如铸铁，具内部组织的不均匀性和缺陷，往往是产生应力集屮的主耍因素，而截面形状改变引起的应力集中就可能成为次耍的了，它对构件承载能力不一肚会造成明显的影响。要想搞明门这个问题，我想先耍搞叨门什么是荷载力、什么是皿力？简单地來说荷载力來源丁动力源作用丁•工作终端，其力的大小为工作终端负荷加传动损耗，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

5、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）而产生的作用力。人们在生产实践中发现材料在受力情况下都会发生变形，其变形量与受力的人小及受力的区城人小有关，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、曲于作用区域小其作用力仅在轴的圆周面上产生作用，轴芯部分并不受力，这种现象木人称它为集肤效应。因此此时的轴肩处的圆周面受到剪切变形，分子链和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

6、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。现在再來解释过盈配合为什么在边缘处产生应力集小？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，而衣接触边缘处轴的材料必然出现拉应力以阻

7、止轮毂边缘和接触区外的材料进一步变形。但配介而的母线是直线，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人压缩变形量才能保持肓线，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氏的，那就不会出现应力奇异了。因此，在实际加工中，冇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，道理就在于此高速钢刀具淬火裂纹的原因分析及预防措施2009-08-0316:16高速钢

8、属莱氏体钢，含冇大量合金元素，冶炼后形成大量一次共晶碳化物和二次碳化物（约占成分总量的18%〜22%）,这对高速钢刀具的淬火质量及使用寿命有很大影响。高速钢淬火温度接近熔点，淬火后组织中仍有25%〜35%的残余奥氏体，致使高速钢刀貝容易产生裂纹和腐蚀。下面分析影响高速钢刀具淬火裂纹和腐蚀的原因，并捉出和应预防措施。1高速钢原材料的冶金缺陷高速钢