Влияние концентрации напряжений.

Концентрация напряжений оказывает очень сильное влияние на усталостную прочность, так как усталостное разрушение носит локальный характер. Максимальное напряжение в месте концентрации напряжений для упругого материала определяется с помощью теоретического коэффициента концентрации напряжений

где — номинальные напряжения, определяемые без учета концентрации напряжений. Например, для концентрации напряжений в пластинке с отверстием (рис. 4.32) принимается

Замечание. Способ определения номинального напряжения, для которого дано значение должен быть всегда четко указан.

Рис. 4.32. Пример элемента конструкции с концентрацией напряжений

Если считать, что в момент усталостного разрушения в точке максимального напряжения достигается предел выносливости материала, то предел выносливости детали с концентрацией напряжений должен быть равен

В действительности, как показывают опыты,

где — эффективный коэффициент концентрации напряжении, причем

Равенство достигается только для деталей больших размеров, выполненных из материалов с высокой чувствительностью к концентрации. В практических расчетах эффективный коэффициент концентрации оценивают согласно зависимости

где q — коэффициент чувствительности к концентрации напряжений.

В приближенных расчетах принимают: для литых материалов q = 0,1—0,2; для малоуглеродистых сталей и жаропрочных деформируемых сплавов q = 0,2 — 0,4; для алюминиевых сплавов q = 0,3 — 0,5; для легированных сталей q = 0,6 — 0,8; для титановых сплавов q = 0,8 — 0,9.

Замечание. Литые материалы менее чувствительны к концентрации напряжений, так как они имеют «внутренние» источники концентрации, понижающие их усталостную прочность.