应力集中的实例
应力集中的概念及其避免措施
应力集中的概念及其避免措施现今社会，由于应力集中造成构件断裂，产生疲劳，对结构安全危害大。
了解应力集中，并找出其避免措施，对人们的生活具有重大的意义。
首先，先让我们了解一下应力与应力集中的概念，应力即受力物体截面上内力的集度，即单位面积上的内力。
公式记为σ=F/S(其中，σ表示应力；ΔFj表示在j 方向的施力；ΔAi表示在i 方向的受力面积)。
材料在交变应力作用下产生的破坏称为疲劳破坏。
通常材料承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时，破坏可能发生。
另外材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增大，这种现象称为应力集中。
对于由脆性材料制成的构件，应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。
因此，在设计脆性材料构件时，应考虑应力集中的影响。
对于由塑性材料制成的构件，应力集中对其在静载荷作用下的强度则几乎无影响。
所以，在研究塑性材料构件的静强度问题时，通常不考虑应力集中的影响。
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又无剧烈变化的区域内，横截面上的应力才是均匀分布的。
然而实际工程构件中，有些零件常存在切口、切槽、油孔、螺纹等，致使这些部位上的截面尺寸发生突然变化。
如开有圆孔和带有切口的板条，当其受轴向拉伸时，在圆孔和切口附近的局部区域内，应力的数值剧烈增加，而在离开这一区域稍远的地方，应力迅速降低而趋于均匀。
这时，横截面上的应力不再均匀分布，这已为理论和实验证实。
在静荷载作用下，各种材料对应力集中的敏感程度是不同的。
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，是截面上其他点的应力相继增大到屈服极限，该截面上的应力逐渐趋于平均，如图2-32所示。
因此，用塑性材料制作的零件，在静载荷作用下可以不考虑应力集中的影响。
而对于组织均匀的脆性材料，因材料不存在屈服，当孔边最大应力的值达到材料的强度极限时，该处首先断裂。
应力集中的实例
应力集中的实例
1. 汽车的刹车碟片：刹车碟片处于汽车行驶中的重要部位，当汽车刹车时，刹车碟片会承受巨大的压力和摩擦力，导致应力在碟片的特定区域集中，这可能导致碟片的变形或者裂纹的产生。
2. 桥梁的悬臂臂杆：在一些悬臂式桥梁中，悬挑部分的臂杆会受到桥梁自重和行驶车辆的荷载作用，造成应力集中。
这种应力集中可能会导致臂杆的断裂或者变形，从而影响整个桥梁的稳定性和安全性。
3. 飞机机身连接点：在飞机的机身连接点，如机翼连接点和机尾连接点，由于飞机在飞行时会受到气动力和重力的作用，导致连接点处受到巨大的拉压应力，这可能引起连接点的损坏或者疲劳断裂。
4. 建筑物中的柱子：在高层建筑中，柱子承受着楼层的重力荷载和侧向风荷载，这会导致柱子处受到巨大的压力和弯曲力，从而产生应力集中。
如果柱子设计不当或者质量不合格，应力集中可能导致柱子的破坏或者倒塌。
5. 铁路轨道的轮压区域：在铁路轨道的轮压区域，由于列车通过时轮轴和轮胎对轨道施加的压力，轨道周围的地面会承受巨大的应力。
这可能导致轨道的变形、破裂或者轨道陷落，从而对铁路运输安全造成威胁。
应力集中的实例 -回复
应力集中的实例-回复什么是应力集中？应力集中是指在结构物中存在一个或多个局部区域，该区域的应力值明显高于周围区域的情况。
由于应力分布不均匀，应力集中会导致局部区域的应力超过了材料的承载能力，从而容易引发结构的破坏。
下面将以几个实例来详细说明应力集中的情况，以便更好地理解这个概念。
实例一：钢筋混凝土梁的端部应力集中钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的构件，其端部容易发生应力集中现象。
当梁的跨度较大时，在梁端受力较大的情况下，梁的顶部和底部的混凝土和钢筋会承受较大的拉压应力。
由于梁端处的截面积较小，应力集中现象明显，容易引发梁端的开裂和破坏。
为了减轻应力集中，可以在梁端增加加固措施，如使用钢板加固或加大梁端截面。
实例二：金属构件的焊接接头应力集中在金属结构中，焊接接头处常常出现应力集中的情况。
焊接接头由于材料的熔融与冷却过程，会产生局部的残余应力，从而导致接头处的应力集中。
应力集中可以引起接头处的塑性变形和开裂，从而降低结构的强度和刚度。
为了减轻应力集中，可以采取一些措施，如增大接头的尺寸，采用适当的焊接工艺和焊接填充材料等。
实例三：机械零件的孔洞应力集中在机械零件中，常常存在孔洞和挖槽，并且这些孔洞和挖槽往往会导致应力集中。
当零件受到力的作用时，孔洞和挖槽处的应力会明显高于周围区域，从而容易引发零件的破坏。
为了减轻应力集中，可以增加孔洞和挖槽的圆角半径，或者通过填补材料来改善应力分布。
实例四：轴的圆角区域应力集中在旋转机械中，轴承的圆角区域容易发生应力集中。
由于轴承的圆角处的几何形状变化，导致该区域的应力集中。
应力集中会引发轴承的疲劳破坏，从而降低轴的使用寿命。
为了减轻应力集中，可以通过改变轴的几何形状，在圆角区域增加填料或改善表面光滑度等方式来改善应力分布。
以上是几个常见的应力集中实例，但实际工程中，应力集中的情况非常复杂，需要根据具体问题进行研究和分析。
在设计和制造过程中，应力集中是需要考虑的重要因素，只有合理地减轻应力集中才能保证结构的安全和可靠性。
应力集中在生活中的影响
应力集中在生活中的影响摘要应力集中是指受力构件由于外界因素或自身因素几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。
应力集中在生活中各个方面都有体现并产生影响，本篇论文就是选取生活中的几个典型例子说明应力集中在生活中影响的利与弊，并进一步讨论在生活中如何对各种应力集中现象进行利用与避免。
一、应力集中的利用例子1、食品包装塑料袋中的应力集中利用现在许多食品的塑料包装袋上离封口不远处的边上都会有三角形的缺口或者一条很小的切缝，沿着这些缺口或切缝撕塑料袋时，在缺口或切缝的根部会由于应力集中而产生很大的应力，因此稍稍用力就可以把塑料袋撕开。
但是如果塑料袋上没有这样的缺口或切缝，想要撕开塑料袋就很困难了。
这就是典型的利用应力集中解决生活中的问题的例子。
例子2、利用应力集中，使砍树更加科学人们在砍树时常常会在里树根不远处先砍出一个三角形口子，然后再用力一推即可把树推倒、这是因为在三角形口子的顶尖处由于应力集中也产生很大的应力，利用这个应力甚至不用自己推树就会倒下来。
利用这一现象，我们砍树的时候可以用更少的时间更小的力气，如此便提高了工作效率。
例子3、切割玻璃时的应力集中利用玻璃店在切割玻璃时，通常先用金刚石刀在玻璃表面划一刀痕，再把两侧的玻璃轻轻掰断玻璃会沿划痕断开。
这也是由于在刀痕处产生了应力集中。
可见可见应用集中在生活中的应用十分广泛且重要。
二、构件中对应力集中的避免材料的不均匀，材料中微裂纹的存在，都会导致应力集中，导致宏观裂纹的形成、扩展，直至构件的破坏。
因此，在审计构件是，应避免几何形状的突然变化尽可能做到光滑、逐渐过渡。
通常可采取消除尖角、改善构件外形、局部加强孔边以及提高材料表面光洁度等措施；另外还可对材料表面作喷丸、辊压、氧化等处理，以提高材料表面的疲劳强度，等等。
例子1、发动机的汽缸体出现裂缝后，可用环氧树脂等粘接剂粘合。
在粘合前，先在裂缝的两端钻一个小孔。
本例中打一个小孔可大大的降低裂纹两端的应力集中系数，阻止了裂纹的扩展，延长了发动机的使用寿命。
应力集中
应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。
当材料受力时材料表面及内部缺陷处的应力远大于平均应力的现象称为应力集中现象，简称应力集中。
通过提高冶金质量、加工质量可有效减小应力集中。
脆性材料在外力作用下（如拉伸、冲击等）仅产生很小的变形即破坏断裂的性质。
对于由脆性材料制成的构件，应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。
因此，在设计脆性材料构件时，应考虑应力集中的影响。
对于由塑性材料制成的构件，应力集中对其在静载荷作用下的强度则几乎无影响。
所以，在研究塑性材料构件的静强度问题时，通常不考虑应力集中的影响。
铸铁（牌号一般为以Q、HT等开头的材料）,与非金属材料都是脆性材料，碳钢（如45、20等）、铬钢、硅合金钢还有其他一些硬度较小而韧性较好的合金钢为塑性材料延伸率δ是衡量材料塑性性能的指标。
——工程上通常把δ＞5％的材料称为塑性材料，如钢、铜、铝合金等；把δ＜5％的材料称为脆性材料，如铸铁、陶瓷、石材等。
低碳钢是典型的塑性材料，其延伸率δ为20～30％。
铸铁是典型的脆性材料，其延伸率δ＜1％。
由低碳钢等塑性材料制成的构件，当应力达到屈服极限σs时，会因显著的塑性变形而使构件原有形状和尺寸发生改变，不再能够正常工作。
由铸铁等脆性材料制成的构件，会因应力达到强度极限σb而发生断裂，尽管断裂之前变形还很小。
构件失去正常工作能力或发生断裂破坏时的应力，称为极限应力。
塑性材料在断裂前已发生显著的塑性变形，故塑性材料的极限应力应是屈服极限σs，而脆性材料直至断裂时也无显著的变形，故脆性材料的极限应力就是强度极限σb。
塑性材料和脆性材料在力学性能上的主要差异是：塑性材料在断裂前的变形较大，塑性指标（断面收缩率和伸长率）较高，抵抗拉断的能力较好，其常用的强度指标是屈服极限，而且一般地说，在拉伸和压缩时的屈服极限值相同。
脆性材料在断裂前变形较小，塑性指标较低，其强度指标是强度极限，而其抗拉强度远低于抗压强度。
应用了应力集中原理的例子
应用了应力集中原理的例子1. 什么是应力集中原理？应力集中原理是材料、结构或构件在受力时，由于形状、尺寸等因素的影响，使得局部区域的应力集中，导致该局部区域的应力值明显高于其他区域。
应力集中是一种材料或结构的弱点，可能会导致破坏或故障。
应力集中主要体现在自然界中各种物体的形状上，如孔洞、凸起、凹槽等。
2. 应用了应力集中原理的例子2.1 桥梁设计桥梁设计中经常会涉及应力集中原理。
设计一座高质量的桥梁是确保安全并防止破坏的重要因素。
在桥梁设计中，工程师们会考虑到应力集中现象，采用一些措施来缓解这种集中应力。
下面列举了一些在桥梁设计中应用了应力集中原理的例子：•加强桥梁连接处：在桥梁的连接处，如梁底板和支撑柱之间的接合处，容易发生应力集中。
工程师常常采用加强型结构来减少应力集中，如通过增加支撑柱的直径或采用加强筋结构等方式。
•减少结构的突出部分：突出的结构部分容易引起应力集中。
为了减少突出部分对结构的影响，工程师会设计合适的过渡结构，如逐渐变细或平滑过渡。
•使用橡胶垫片：在桥梁的支撑柱和底座之间可以使用橡胶垫片来分散并减小应力集中。
橡胶垫片具有一定的弹性，可以吸收和分散应力，从而减小对结构的影响。
2.2 轴承设计在轴承设计中，也会应用应力集中原理来确保轴承的正常运行和寿命。
轴承是用于支撑旋转物体或轴的部件，其质量和性能对于机械设备的运行至关重要。
应力集中会对轴承造成严重的影响，可能导致轴承断裂或故障。
以下是一些应用了应力集中原理的轴承设计例子：•圆形滚动体轴承：在滚动体轴承中，滚珠或滚子承受的载荷不均匀，易导致应力集中。
为了减轻这种应力集中，工程师会采用更大数量的滚珠或滚子，以分散载荷并减小应力集中。
•滚道填料：滚道是轴承中与滚动体接触的部分，也容易受到应力集中影响。
为了减小滚道的应力集中，工程师会在滚道表面应用填料，填充细微缺陷，并增加表面的平滑度。
•加工技术改进：工程师会通过改进加工技术，减小轴承的表面粗糙度和形状偏差，进而减少应力集中。
应力集中产生的原因及后果
应力集中产生的原因及后果《应力集中产生的原因》你知道吗？在我们的生活中，很多东西都会出现应力集中的现象。
那到底为啥会这样呢？比如说一根细细的铁丝，要是上面有个小缺口，那这个缺口的地方就容易出现应力集中。
这是因为缺口改变了铁丝原本均匀的受力状态。
就好像一群小朋友整齐地排队往前走，突然有个小朋友跑开了，队伍就乱了，受力也就不均匀啦。
再比如一块木板，要是有个钉眼儿，那钉眼儿周围就可能应力集中。
这就好比一个完整的大家庭，突然少了一个人，整个家庭的结构和平衡就被打破了。
还有啊，零件的形状突变也会导致应力集中。
像那种有尖角或者突然变细的地方，力就容易在这儿扎堆。
就像我们走在路上，遇到一个急转弯，大家都容易往那个弯挤过去。
材料内部的缺陷也是原因之一。
如果材料里面有小气泡或者小裂缝，那在受力的时候，这些地方就会特别脆弱，应力也就集中在这儿了。
这就好像一个班级里，如果有几个同学总是捣乱，那老师的注意力就会集中在他们身上。
应力集中的产生往往是因为物体的结构、形状或者内部的不完美，导致了力的分布不均匀。
《应力集中产生的原因》咱们今天来聊聊应力集中是咋产生的。
再比如说，一张纸，你把一个角折起来，然后去拉这张纸，是不是折角的地方就很容易破？这也是应力集中。
那个折角就相当于受力的薄弱点。
还有那种有很多孔的铁板，孔的边缘就是应力容易集中的地方。
就好像一群人在排队，中间空了几个位置，这几个空位置周围的人就会感觉比较挤，力也就集中在这儿了。
另外，如果材料本身质量不好，有杂质或者不均匀，也会导致应力集中。
好比一群小伙伴一起跑步，有的人身体强壮，有的人身体虚弱，那虚弱的人就容易跟不上队伍，成为问题所在。
所以啊，应力集中的产生，要么是结构上有缺陷，要么是材料本身有问题。
《应力集中产生的原因》朋友，你知道应力集中是怎么来的不？还有啊，一块钢板，如果上面有个凹槽，当受到外力时，凹槽处就会承受更多的力，就像一个班级在拔河，突然有几个同学松手了，剩下的同学就会感到压力更大。
ANSYS静力学分析APDL建模实例-应力集中
计算分析模型如图所示, 习题文件名: scf材料参数：E=205GPa, v = 0.3力载：4500N注意单位的一致性：使用N, mm, MPa单位制建模教程在ANSYS工作文件夹内新建“stress concentration factor”目录，以存放模型文件。
注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。
1.1 进入ANSYS开始→程序→ANSYS 14.5→Mechanical APDL Product Launcher14.5→然后在弹出的启动界面输入相应的working directory及文件名scf如通过Mechanical APDL 14.5进入，则进入预设的working directoryworking directory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受系统保护）至此ANSYS静力学分析模块启动，ANSYS在“stress concentration factor”目录下自动创建了.log、.err等必要的文件。
2.2设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Struc tural → OK2.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4 node 182 →OK (back to Element Types window)→Options… →select K3: Plane Strs w/thk →OK→Close (the Element Type window)2.4定义实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants →Add/Edit/Delete →Add →OK→THK 1.2 →OK2.5定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear→Elastic→Isotropic→input EX:205e3, PRXY:0.3→ OK2.6生成几何模型✓生成特征点（8个）ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0,0,0) ,2(75,0,0) ,3(75,4.5,0) ,4(120,4.5,0) ,5(120,19.5,0),6(75, 19.5,0) ,7(75, 24,0) ,8(0, 24,0)→Apply/OK（开始点Apply，最后一个点OK）Tips：如何用ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →On Working Plane →又该如何操作才能生成同样的点？？✓直线（8条）ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →Straight Lines→跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择点1、2生成直线1，依次类推生成直线2-8。
ANSYS静力学研究分析APDL建模实例-应力集中
ANSYS静力学分析APDL建模实例-应力集中————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：计算分析模型如图所示, 习题文件名: scf材料参数：E=205GPa, v = 0.3力载：4500N注意单位的一致性：使用N, mm, MPa单位制建模教程在ANSYS工作文件夹内新建“stress concentration factor”目录，以存放模型文件。
注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。
1.1 进入ANSYS开始→程序→ANSYS 14.5→Mechanical APDL Product Launcher14.5→然后在弹出的启动界面输入相应的working directory及文件名scf如通过Mechanical APDL 14.5进入，则进入预设的working directoryworking directory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受系统保护）至此ANSYS静力学分析模块启动，ANSYS在“stress concentration factor”目录下自动创建了.log、.err等必要的文件。
2.2设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK2.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4 node 182 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Plane Strs w/thk →OK→Close (the Element Type window)2.4定义实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants →Add/Edit/Delete →Add →OK →THK 1.2 →OK2.5定义材料参数ANSYS Main Menu: Prepr ocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear →Elastic→Isotropic→input EX:205e3, PRXY:0.3→ OK2.6生成几何模型✓生成特征点（8个）ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS→依次输入四个点的坐标：input:1(0,0,0) ,2(75,0,0) ,3(75,4.5,0) ,4(120,4.5,0) ,5(120,19.5,0),6(75, 19.5,0) ,7(75, 24,0) ,8(0, 24,0)→Apply/OK（开始点Apply，最后一个点OK）Tips：如何用ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →On Working Plane →又该如何操作才能生成同样的点？？✓直线（8条）ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →Straight Lines→跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择点1、2生成直线1，依次类推生成直线2-8。
应力集中的实例 -回复
应力集中的实例-回复应力集中的实例是指在材料或结构中存在一些几何形状或载荷引起的应力集中现象。
当材料或结构遭受外部力作用时，应力会随着受力部位的几何形状的变化而产生集中现象。
这种集中现象会导致局部的应力增加，进而引发材料的破坏或结构的失效。
下面我将以“桥梁支座的应力集中”为例，详细解释应力集中的原理以及对结构的影响。
桥梁是人类重要的交通工程之一，而其中的支座是桥梁结构的重要组成部分。
支座的功能是传递桥梁自重和荷载至桥墩或台帽上，并且允许桥梁在温度变化下的伸缩或收缩。
然而，由于支座几何形状的特殊性，往往会导致应力集中的现象。
首先，支座的形状会对应力分布产生影响。
一般来说，传统的支座形状是矩形或梯形，其底部与桥梁接触，上部分别与桥墩或台帽连接。
这种形状会导致底部出现应力集中现象。
原因是支座的中心区域受到了来自桥梁的荷载，而边缘处受力较小。
这种不均匀的受力分布导致了应力集中，使得中心区域的应力值大大超过了边缘区域。
其次，支座的尺寸也会对应力分布产生影响。
一般来说，支座的尺寸越大，底部的应力集中现象越明显。
这是因为较大的支座会导致底部受力更加集中，使得应力值增加。
同时，支座底部的应力集中现象还可能导致局部的塑性变形，进而引发疲劳破坏。
当支座遭受到荷载作用时，应力集中现象会对结构产生影响。
首先，应力集中会导致支座的底部产生超过材料强度极限的应力，进而引发塑性变形或疲劳破坏。
这种破坏可能会导致支座的失效，使桥梁的稳定性受到威胁。
其次，应力集中会导致支座的变形增加，影响桥梁结构的整体稳定性。
当支座变形过大时，不仅会影响桥梁的正常使用，还可能会引起结构的严重破坏。
为了避免支座应力集中的问题，工程师们采取了一系列的措施。
首先，改变支座形状，例如采用圆形或椭圆形的支座。
这种形状可以更均匀地分布荷载，并减轻应力的集中程度。
其次，增加支座的尺寸。
通过增大支座的面积，可以分散荷载并减小应力集中的程度。
此外，还可以使用支座下方的弹性垫板来缓冲和分散荷载，从而减少应力集中的影响。
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应力集中的实例
（原创版）
目录
1.应力集中的定义
2.应力集中的实例
3.应力集中的影响
4.如何避免应力集中
正文
【应力集中的定义】
应力集中是指在外力作用下，物体内部的应力分布出现局部集中的现象。
当外力作用于物体时，物体内部的应力会按照一定的规律分布，而在某些局部区域，应力的分布会明显集中，这种现象被称为应力集中。
【应力集中的实例】
应力集中在许多实际应用中都有出现，以下是一些典型的应力集中实例：
1.焊接接头：在焊接过程中，由于焊接工艺和材料的不均匀性，焊接接头处容易出现应力集中。
这会导致焊接接头处的强度降低，从而影响整个结构的安全性。
2.螺纹连接：在螺纹连接中，由于螺纹的牙距和角度不均匀，以及螺纹与螺母之间的配合不良，也会出现应力集中现象。
这可能导致螺纹连接处的松动和损坏，影响结构的稳定性。
3.裂纹扩展：在材料出现裂纹的情况下，如果裂纹尖端处的应力集中，会导致裂纹的快速扩展。
这种情况在工程结构和机械零部件中都是需要避免的。
【应力集中的影响】
应力集中会对结构和零部件的性能产生不良影响，主要表现在以下几个方面：
1.降低强度：应力集中会导致局部区域的应力值增大，从而降低该区域的强度，影响整个结构的承载能力。
2.引起疲劳：应力集中会使局部区域的应力周期性变化，从而引起疲劳破坏。
这种情况在机械零部件中尤为常见。
3.导致失效：严重的应力集中可能导致结构和零部件的失效，如断裂、脱落等，对工程安全构成威胁。
【如何避免应力集中】
为了避免应力集中带来的不良影响，可以采取以下措施：
1.优化设计：在设计阶段，通过合理的结构形式和材料选择，可以有效降低应力集中的程度。
2.改进工艺：在制造和加工过程中，采用适当的工艺方法和参数，可以减少应力集中的产生。
例如，在焊接过程中，采用适当的焊接顺序和电流参数，可以降低焊接接头的应力集中。
3.加强质量控制：通过对产品进行严格的质量检测，可以及时发现和消除应力集中的隐患。
总之，应力集中是一种普遍存在的现象，对工程结构和零部件的性能产生不利影响。