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应力集中对材料强度有多大影响?
发布时间:2025-11-17 11:44:10来源:浏览:100次

应力集中对材料强度的影响程度取决于材料类型和载荷性质,具体表现为以下方面:

一、静载荷下的影响

塑性材料‌(如低碳钢)
应力集中区域达到屈服极限后会发生塑性变形,应力重分布使未屈服区域继续承载,因此静载下通常可忽略应力集中对整体强度的影响。

脆性材料‌(如铸铁、玻璃)
无屈服阶段,应力集中处直接达到强度极限引发局部断裂,显著降低构件承载能力。但铸铁因内部缺陷(气孔、夹杂)主导应力集中,外部几何突变影响较小,静载下可不单独校核‌。

二、动载荷/疲劳载荷下的影响
无论材料塑性如何,应力集中均会大幅降低疲劳强度:
成为裂纹萌生源,加速疲劳裂纹扩展,导致构件在远低于静载强度时发生脆性断裂‌。
例如螺栓、轴类零件80%以上的疲劳失效起源于几何突变处(如螺纹根部、轴肩)‌。



三、关键参数与设计准则
应力集中系数(Kt)‌:定量表征几何突变导致的应力峰值(Kt=σmax/σnom),尖锐过渡区Kt可达3以上‌。
疲劳缺口敏感系数(Kf)‌:用于疲劳校核,需基于名义应力法引入(Kf≤Kt)‌。
设计优化‌:避免尖角过渡,采用大半径圆弧平滑几何突变以降低Kt‌。

四、总结
应力集中对强度的影响需结合材料塑性和载荷类型综合判断:
静载‌:塑性材料影响较小,脆性材料需重点考虑;
动载/疲劳‌:对所有材料均需严格规避,是结构失效的主要诱因‌。

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