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。

材料力学在工程和生活中的应用

材料力学在工程和生活中的应用 当我们学习了材料力学，我们就会发现身边的每一个角落都运用到了材料力学的原理。事实上，除了生活中用到了材料力学，工程上，材料力学也发挥了很大的作用。 大家可能都有过类似的体验，那就是有些零食的外包装非常平整美观，可是却不实用，它们经常因为撕不开而遭到我们的嫌弃。相反，有些小零食的包装袋上会有一排锯齿的形状，而当我们沿着锯齿的凹槽撕的时候，无论这个包装所用的材料多么特殊，都能轻松地撕开一个大口子。这是为什么呢？这其实运用到了圣维南原理。当我们沿着锯齿的凹槽撕的时候，手指所加的力是垂直于包装袋的，因此切应力都集中在了凹槽处，即产生应力集中现象。此时凹槽处的切应力会急剧增大，那么只要手指稍稍用力，就很容易从这里把它撕开。 这种应用应力集中的现象生活中还有很多。比如掰黄瓜，有时候我们想把黄瓜掰成两段时，往往会先用指甲在黄瓜中间掐一个小缝，然后双手用力一掰，黄瓜就很容易被掰成两段。同样的，因为在小缝处应力集中，黄瓜上作用的两个力矩使得缝隙处的切应力急剧增大，于是黄瓜中间截面发生脆断。再比如撕布条，如果一块完整的布条要将其撕成两半是很困难的，除非有很大的力把它拉断，而我们一般人是没有那么大的力气的，怎么办呢？通常我们会用剪刀在布条上剪出一个小缺口，然后沿着缺口撕开布条，其原理和食品包装袋是一样的既然应力集中给我们的生活带来了这么多的便利，那是不是应力集中越多越好呢？其实并不是，在工程上，基本都需要避免应力集中。像那些大桥，飞机，机床，建筑等大型工业结构，为了保证其坚固耐用寿命长，容易发生应力集中的

地方如铆钉连接都需要特别地注意。所以工字钢并不是标准的工字型，在直角处都改造成了弧线形过度，就是为了防止工字钢因应力集中而断裂。 当我们讨论完这两几个实例后，回头再想想材料力学课程的几大知识点，发现它们之间的联系是那么的密切，实际生活中我们遇到的承载材料一般都不是绝对的拉压杆，轴或者梁，它们往往是几种基本变形的组合，在分析时几乎要用到我们材料力学课程里所有的知识点。材料力学是一门实用的学问，当我理解本中的理论知识的同时，也更加的了解了生活，作为工科专业的大字生，我们应该努力达到理论知识应用于实际的能力。

工程力学教学中的一些生活和工程实例-最新教育文档

工程力学教学中的一些生活和工程实例 工程力学是工程类专业的支柱课程，具有理论性强、系统性强、逻辑严密、比较抽象、与工程实际有一定的联系等特点[1]。 在本校新能源专业，工程力学是学生最早接受工程和基本理论知识的课程，使学生在学习力学知识的同时接受工程意识的启蒙和培养是工程力学课程的重要任务之一。在教学过程中重视工程实例对于工科专业学生的实践能力培养尤其重要，笔者在多年的实践教学中认识到教学中应该广泛联系工程实例，在课堂讲授过程中实例的应用容易激发学生的学习兴趣，培养学生运用所学的理论和方法分析解决工程实际问题的能力。下面列举一些和工程力学相关的生活和工程实例。 实例1将包装食品的塑料袋封口后，袋的边缘常做成锯齿形，或做出一个小缺口；易拉罐如何实现“易拉”功能（应力集中的应用）。 实例2美国哥伦比亚电影公司在1990年录制的电影Miracle Landing（九霄惊魂），电影讲述了1988年4月28日下午，美国阿罗哈航空公司243航班从夏威夷起飞前往檀香山，途中紧急迫降的故事。飞机客舱中段上方一大块天花板由一个小裂纹进而引发大破坏，飞机变成了“敞篷跑车”图1所示。（这个案例主要说明了“应力集中”的危害） 实例3竹子、芦苇、鸟的肢干骨的中空结构特点，这种结构既能满足生存需要，又减轻了自重，是大自然的造化，同时空心圆管状具有较强的抗弯抗扭等力学性能。（弯曲理论和扭转理论指出空心杆的抗弯能力和抗扭能力比同样截面面积的实心杆大多的） 实例4英国航空5390航班事故，空难情况是驾驶舱前挡风玻璃被突然喷出，机长大半个身子被吸出。事故原因是安装在挡风玻璃里的90颗螺丝钉中，84颗的直径为0.026英寸（1毫米），要比标准的小；其余的6颗的长度是0.1英寸（3毫米），则比标准的短。（这个案例说明了固定前挡风玻璃的螺钉小了半号，必然会造成应力过大或安全系数降低，因此发生了事故，可用来说明安全系数的重要性。）

应力集中的实例

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。

(整理)CAE应力集中问题的考察.

应力集中问题的考察---无倒角情况 前面考察了一个应力集中的问题。算例表明，当台肩处没有倒角时，在台肩处存在应力集中，且用有限元无法得到真实的应力解。 这里再考察一个类似的例子如下图。该结构左边固定，而在下面直线上施加竖直向下的分布力系，现在逐渐加密网格，考察台肩处应力值的改变。 （1）使用5mm的单元尺寸对该面进行网格划分 得到的有限元模型如下 计算结束后，绘制该面的米塞斯应力云图如下，此时，固定端的上下边沿显现出最大值。 （2）使用2mm的单元尺寸对该面进行网格划分 得到的有限元模型如下

计算结束后，绘制该面的米塞斯应力云图如下，此时，固定端的上下边沿显现出最大值，但应力值上升。 （3）使用1mm的单元尺寸对该面进行网格划分 得到的有限元模型如下 计算结束后，绘制该面的米塞斯应力云图如下，此时，应力最大值点已经转移到台肩处，应力大幅度增加。 （4）继续使用1mm的单元尺寸对该面进行网格划分，但是对上述应力最大值点局部加密网格。 得到的有限元模型如下

计算结束后，绘制该面的米塞斯应力云图如下，此时，应力最大值点仍旧在台肩处，应力暴增。 （5）继续使用1mm的单元尺寸对该面进行网格划分，但是对上述应力最大值点局部加密网格第二次。 得到的有限元模型如下 计算结束后，绘制该面的米塞斯应力云图如下，此时，应力最大值点仍旧在台肩处，应力继续暴增。 5）继续使用1mm的单元尺寸对该面进行网格划分，但是对上述应力最大值点局部加密网格第三次。 得到的有限元模型如下

计算结束后，绘制该面的米塞斯应力云图如下，此时，应力最大值点仍旧在台肩处，应力以几倍的速度上升，结果已经毫无意义。 【评论】 ?有限元软件无法计算尖锐转角处的应力。 ?CAE分析中，如果我们得到的模型中存在尖锐转角，那么一定要高度警惕，需要仔细询问该模型是否已经经过了简化。 ?如果我们得到了一个尖锐转角的模型，而又确信该处并非我们所关注的地方，那么在计算时，就不要对此处加密网格，而只是在我们所关心的地方加密网格。 ?如果我们得到的是有倒角的模型，那么当我们对之做简化而删去倒角时，一定要谨慎。 这可能会导致计算中的应力无限增大，此时我们会得到虚假的结果，从而导致误判。 应力集中问题的考察--倒斜角情况 前面两篇文章考察了没有倒角情况下的应力集中问题。结果表明，当没有倒角时，台肩处应力会无限增大，因此有限元无法计算此处的应力。 在机械零件中，经常使用倒斜角的情况，那么，有限元软件能够对此处的应力进行正确计算吗？ 我们使用了一个例子如下。该轴是一个阶梯轴，在截面变化处有一个45度的斜角。该轴的左端面固定，而右端面施加1MPa的分布拉伸载荷，现在我们考察轴肩处的应力情况。

应力集中

应力集中 stress concentration 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/dx(见图)。零件的早期失效常发生在应力集中的部位,因此了解和掌握应力集中问题，对于机械零件的合理设计和减少机械的早期失效有重要意义。 应力集中系数是评定应力集中的指标。用分析计算方法或实验应力分析方法（常用光弹性法）求得静载时局部最大应力 与该截面（最小截面）名义平均应力 之比，便得到弹性应力集中系数 K 又称理论应力集中系数，它仅与零件的几何形状和变形形式有关。但零件的强度不仅与几t 何形状有关，也与它的尺寸、材料和载荷的性质有关。如应力集中对疲劳极限的影响，用K f 表示 K 为有效应力集中系数。 f 用于拉伸、弯曲变形；

越大，对应力集中越敏感。 用于扭转变形,一般静强度越高的材料K f 应力集中使交变应力下零件和构件的强度显著降低，因此设计时应该力求减轻应力集中程度，改善局部状况，尽可能使截面的变化平缓，以降低应力集中的影响。加大过渡部分的圆角半径、沉割圆角、过渡肩环，或采用减载槽等办法，可使应力的流线从低应力区平滑和缓地过渡到高应力区，降低最大应力峰值。静载时，塑性材料的屈服能缓和应力集中。铸铁对应力集中不敏感，故对强度无影响。用其他脆性材料制造的零件，在静、动载荷时均须考虑应力集中的影响。 应力集中 s tress concentration 在物体形状急剧变化处，应力发生局部显著增高的现象。 在工程结构的凹角、缺口、沟槽、孔洞附近均会发生应力集中，其中孔洞附近的应力局部增高称为孔边应力集中。在水利工程中，大坝的坝踵附近以及坝内廊道附近的应力局部增高是应力集中的典型实例。 孔边应力集中的特点是：①集中性，即在孔洞附近的应力远大于无孔时的应力；②局部性，即在离孔边较远之处（例如几倍孔径之外），应力几乎不受孔的影响，其分布情况与数值大小都几乎与无孔时相同；③在弹性范围内，应力集中程度仅与孔的形状以及受力状态有关，而与荷载的大小无关。一般说来，圆孔的孔边应力集中程度最低，图示为两种受力状态下圆孔附近的弹性应力分布情况。在凹角、缺口、沟槽等其他形状突变处的应力集中现象具有与孔边应力集中一样的特点。 反映应力集中程度的参数是应力集中系数，它是峰值应力和不考虑应力集中时的应力的比值。图示两种情况的应力集中系数分别为 2与 3。由于峰值应力往往超过材料的屈服极限或强度极限从而造成应力的重新分布，所以实际的峰值应力常低于按弹性力学计算得到的数值。 应力集中问题是弹性力学的重要内容之一。对于圆孔与椭圆孔，已获得应力分布的解析解；对于其他形状的平面孔洞，可用复变函数方法获得应力解答；对各种应力集中问题均可用有限元法、边界元法等数值方法及光测法、电测法等试验方法获得应力分布，其中光测法能直接观察到应力集中现象，得到较多的应用。 由于应力集中能使结构发生裂纹，甚至断裂，须采取措施，防止因应力集中而造成的结构损坏，主要措施有：①改善结构外形，避免形状突变，尽可能开圆孔或椭圆孔；②结构内必须开孔时，尽量避开高应力区，而在低应力区开孔；③根据孔边应力集中的分析成果进行孔边局部加强。

ANSYS静力学分析APDL建模实例-应力集中

ANSYS静力学分析APDL建模实例-应力集中

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 Launch er14.5→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 directory

working 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 → OK 2.3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 Str s w/thk →OK→Close (the Element Type window)

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。 综上所述，桥梁支座的应力集中是一个典型的应力集中实例。支座的几何形状和尺寸会导致底部出现应力集中现象，进而对结构产生不利影响。为了避免这种问题，工程师们通过改变支座形状、增加支座尺寸和使用弹性垫板等措施来减小应力集中的程度。这些措施能够提高支座的稳定性和桥梁结构的整体安全性。

应力集中的实例

应力集中的实例 摘要： 一、引言 1.应力集中的概念 2.应力集中的实例的重要性 二、应力集中的典型实例 1.螺栓连接件的应力集中 2.齿轮的应力集中 3.焊接结构的应力集中 4.孔洞附近的应力集中 三、应力集中的影响因素 1.几何形状 2.材料性能 3.加载方式 四、应对应力集中的措施 1.优化设计 2.改进加工工艺 3.采用新材料 4.监测与维护 五、结论 1.应力集中的影响

2.应力集中的研究与应用前景 正文： 应力集中的实例 应力集中是工程结构中普遍存在的现象，它指的是在局部区域内，由于几何形状、材料性能或加载方式等因素导致的应力分布不均匀。应力集中会导致结构的疲劳损伤、脆性断裂等问题，对工程安全造成潜在威胁。因此，研究应力集中的实例，分析其影响因素，并采取相应的措施减小应力集中效应具有重要意义。 一、引言 1.应力集中的概念 应力集中是指在结构中某一区域内，由于局部几何形状、材料性能或加载方式等因素引起的应力分布异常现象。应力集中可能导致结构的疲劳损伤、脆性断裂等问题，影响结构的安全性能。 2.应力集中的实例的重要性 应力集中的实例在工程结构中无处不在，了解这些实例有助于我们更好地认识应力集中的危害，并采取有效措施减小其影响。以下将介绍几个典型的应力集中的实例。 二、应力集中的典型实例 1.螺栓连接件的应力集中 螺栓连接件在承受载荷时，由于螺纹部分的几何形状突变，容易产生应力集中。这种现象在螺栓的根部、螺纹的啮合处以及螺栓头与螺母接触面等部位表现得尤为明显。

2.齿轮的应力集中 齿轮在传动过程中，由于齿面上的接触应力和齿轮根部的弯曲应力，容易产生应力集中。这种现象可能导致齿轮的疲劳损伤和失效。 3.焊接结构的应力集中 焊接结构在承受载荷时，由于焊缝附近几何形状的突变和材料性能的差异，容易产生应力集中。这种现象可能导致焊接结构的疲劳损伤和脆性断裂。 4.孔洞附近的应力集中 在含有孔洞的构件中，孔洞附近由于几何形状的突变会产生应力集中。这种现象在飞机结构、桥梁结构等工程中具有普遍意义。 三、应力集中的影响因素 1.几何形状 应力集中与结构的几何形状密切相关。当结构的几何形状突变时，应力集中现象更明显。通过优化设计，改善几何形状，可以有效减小应力集中的影响。 2.材料性能 材料性能也是影响应力集中的重要因素。材料强度越高，塑性越好，应力集中的影响越小。此外，材料的热处理状态、晶粒大小等也会影响应力集中的程度。 3.加载方式 加载方式对应力集中的影响也不容忽视。例如，在弯曲载荷作用下，构件的表面应力分布会呈现出应力集中现象。通过改进加载方式，可以减小应力集中的效应。

应力集中的实例

应力集中的实例 1. 引言 应力集中是指材料中的应力在某个局部区域内增加的现象。在工程实践中，应力集中可能导致材料的破坏或失效，因此对应力集中的研究具有重要意义。本文将介绍几个应力集中的实例，并分析其原因和对材料性能的影响。 2. 实例一：圆孔板的应力集中 圆孔板是一种常见的结构，在受力时容易出现应力集中现象。当在圆孔板上施加均匀的拉力时，应力集中会出现在孔边缘，导致孔边缘处的应力大于其他区域。 应力集中的原因主要是由于孔的存在导致了应力场的变化。在没有孔的情况下，应力是均匀分布的，而在孔边缘附近，应力会急剧增加，形成应力集中现象。 应力集中会导致材料的破坏。在拉伸过程中，孔边缘的应力会超过材料的屈服强度，从而导致材料的局部破坏。因此，在设计圆孔板时，需要考虑应力集中现象，并采取相应的措施减轻应力集中。 3. 实例二：切口的应力集中 切口是一种常见的材料缺陷，会导致应力集中现象。当材料中存在切口时，切口附近的应力会明显增加，从而导致应力集中。 切口的存在会改变应力场的分布。在切口附近，应力会急剧增加，形成应力集中。切口的形状和尺寸对应力集中的程度有重要影响。较小的切口可能只引起局部的应力集中，而较大的切口可能导致材料的破坏。 应力集中会对材料的性能产生重要影响。在受力过程中，切口附近的应力会超过材料的屈服强度，从而导致材料的破坏。因此，在设计和制造过程中，需要注意避免切口的存在，或者采取相应的措施减轻应力集中。 4. 实例三：焊接接头的应力集中 焊接接头是一种常见的结构，在受力时容易出现应力集中现象。焊接接头的应力集中主要是由于焊缝的存在导致的。 焊缝会改变材料的应力场分布。在焊缝附近，应力会明显增加，形成应力集中。焊接接头的几何形状和焊接工艺对应力集中的程度有重要影响。焊缝的几何形状和尺寸，以及焊接的温度和应力都会对应力集中产生影响。

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。

应力集中的实例 -回复

应力集中的实例-回复 在工程力学中，应力集中是指在一个结构体中某一部分的应力值远高于其他部分的现象。这种现象往往会导致结构强度的降低，甚至可能引起结构的破坏。应力集中的实例非常丰富多样，本文将以中括号内的内容为主题，通过具体的案例来一步一步回答这个问题。 首先，我们来解释一下什么是应力集中。在工程中，当一个结构的形状、几何或其他因素导致某一区域的应力值远大于附近的其他区域时，我们就称这个区域存在应力集中。这种集中的应力通常是由于结构的孔洞、凹坑、角度变化或者其他因素造成的。 一个典型的应力集中案例是在机械设备中的螺栓连接处。螺栓连接是机械设备中常见的连接方式，它通过螺纹配合将零件固定在一起。然而，在螺栓连接处，最大的应力集中通常会出现在螺栓孔周围。这是由于螺栓孔的形状和螺纹引起的，因为这些因素会导致应力在这个区域陡然增加。 为了解决螺栓连接处的应力集中问题，工程师们通常会采取以下几种方法。首先，他们可以增加螺栓孔周围的厚度，以增加结构的强度。其次，他们可以在螺纹孔中增加垫圈，从而分散应力集中。此外，他们还可以在螺栓连接处添加补强结构，以增加结构的刚性和强度。 另一个常见的应力集中实例是在建筑物中的悬挑结构。悬挑结构是建筑物

中常见的设计元素，它通常用于创建悬臂状的平台、天窗或其他特殊空间。然而，在悬挑结构的边缘处，应力集中往往会导致结构的弱点。这是由于边缘处的材料削弱和应力集中的效应导致的。 在设计悬挑结构时，工程师们通常会考虑以下几个因素来减轻应力集中的影响。首先，他们可以增加悬挑结构的截面厚度，以增加结构的强度。其次，他们可以增加悬挑结构的支撑点数量，从而减少边缘处的应力集中。此外，他们还可以采用柔性材料或者结构缓冲措施来减轻应力集中的影响。 除了螺栓连接和悬挑结构，应力集中在许多其他工程领域中也是一个重要的问题。比如，在汽车制造业中，应力集中往往会出现在车身的连接点处。在航空领域，应力集中往往会出现在飞机的机翼接头和其他关键连接处。 在总结上述应力集中的实例后，我们可以得出一个重要的结论：应力集中是工程设计中需要重点关注的一个问题。工程师们需要在设计过程中考虑到应力集中的影响，并采取相应的措施来减轻或消除应力集中。只有这样，我们才能保证结构的强度和稳定性，确保工程的安全可靠性。

应力集中的实例

应力集中的实例 摘要： 一、应力集中的概念 1.应力的定义 2.应力集中的含义 二、应力集中的实例 1.悬臂梁的应力集中 2.螺栓连接的应力集中 3.圆形板上的应力集中 三、应力集中的影响因素 1.材料特性 2.几何形状 3.加载方式 四、应力集中的解决方案 1.材料选择 2.优化设计 3.合理加载 正文： 应力集中是工程中常见的问题，它指的是在某些特定区域，应力的大小和分布相对于其他区域有显著的增加。应力集中可能导致材料的疲劳损伤、断裂等不良后果，因此对其进行研究和控制具有重要意义。

应力集中在各种工程结构中都有表现，以下列举几个实例进行说明： 1.悬臂梁的应力集中：悬臂梁在受到均布荷载作用时，支点处会产生应力集中。这是因为梁的上下表面所受的应力分布不同，导致在支点处产生较大的应力集中。为减小悬臂梁的应力集中，可采用增加梁的宽度、使用缀板等方式。 2.螺栓连接的应力集中：螺栓连接在承受拉伸或压缩力时，螺纹部分会产生应力集中。这是因为螺纹部分的材料受到剪切应力的作用，导致应力分布不均。为减小螺栓连接的应力集中，可采用优化螺纹设计、使用垫圈等方式。 3.圆形板上的应力集中：圆形板在受到内部压力或外部载荷作用时，边缘部分会产生应力集中。这是因为圆形板边缘的曲率半径较小，导致应力分布不均。为减小圆形板上的应力集中，可采用增加板的厚度、使用加强筋等方式。 应力集中的产生与多种因素有关，包括材料特性、几何形状和加载方式等。为避免应力集中带来的不良后果，可以从以下几个方面着手解决： 1.材料选择：选择具有良好抗应力集中的材料，如高强度钢、铝合金等。 2.优化设计：通过改进结构的几何形状、增加支撑等手段，分散应力分布，减小应力集中。 3.合理加载：控制加载方式，如采用分阶段加载、减小加载速度等，以降低应力集中的影响。

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

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。

ANSYS静力学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 directory working 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 → OK 2.3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)

应力集中分析报告

应力集中与失效分析 1 引言 由于某种用途,在构件上需要开孔、沟槽、缺口、台阶等,在这些部位附近, 因截面的急剧变化,将产生局部的高应力,其应力峰值远大于由基本公式算得的 应力值。这种现象称为应力集中,引起应力集中的孔、沟槽、缺口、台阶等几何 体称为应力集中因素[1]。 因孔、沟槽、缺口、台阶等附近存在应力集中,从而,削弱了构件的强度,降 低了构件的承载能力。应力集中处往往是构件破坏的起始点,应力集中是引起构 件破坏的主要因素[2-9]。应力集中现象普遍存在于各种构件中,大部分构件的破 坏事故是由应力集中引起的。因此,为了确保构件的安全使用,提高产品的质量和 经济效益,必须科学地处理构件的应力集中问题。 2 产生应力集中的原因[1] 构件中产生应力集中的原因主要有： <1> 截面的急剧变化。如：构件中的油孔、键槽、缺口、台阶等。 <2> 受集中力作用。如：齿轮轮齿之间的接触点,火车车轮与钢轨的接触点 等。 <3> 材料本身的不连续性。如材料中的夹杂、气孔等。 <4> 构件中由于装配、焊接、冷加工、磨削等而产生的裂纹。 <5> 构件在制造或装配过程中,由于强拉伸、冷加工、热处理、焊接等而引 起的残余应力。这些残余应力叠加上工作应力后,有可能出现较大的应力集中。 <6> 构件在加工或运输中的意外碰伤和刮痕。 3 应力集中的物理解释[1] 对于受拉构件,当其中无裂Array纹时,构件中的应力流线是均匀 分布的,如图1a所示；当其中有 一圆孔时,构件中的应力流线在 圆孔附近高度密集,产生应力集 中,但这种应力集中是局部的,在 离开圆孔稍远处,应力流线又趋

于均匀,如图1b 所示。 4 应力集中的弹性力学理论 根据弹性力学理论,可以求得圆孔、裂纹尖端以及集中力附近的应力分布情况,分别如下： 4.1 圆孔边缘附近的应力[10] 圆孔附近A 点〔图2的应力为 ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=θθστθθσσθθσσ4sin 322sin 24cos 322cos 3224cos 322cos 2442222442222 442222r a r a r a r a r a r a r a r a r a xy y x <1> 式中a 为圆孔的半径。 由<1>式可见,在孔边a r =、0=θ处,σσ3=y 。 4.2 裂纹尖端附近的应力[11] I 型裂纹尖端A 附近〔图3的应力为 ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=23sin 2sin 12cos 2I θθθπσr K y <2> 式中I K 称为I 型裂纹的应力强度因子,它是裂纹尖 端应力强度的度量,与载荷的大小、构件与裂纹的尺 寸与形状有关,对于无限大板,a K πσ=I 。 <2>式表明,裂纹尖端附近的应力与r /1成比例,即当0→r 时,x σ、y σ、∞→xy τ。 4.3 集中力附近的应力[10] 半无限体表面上受集中力作用〔图4时,受力 点A 附近的应力为