КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Возле отверстий, галтелей, кольцевых выточек, у шпоночных и шлицевых пазов, у основания резьбы и в других местах, где резко меняется конфигурация детали, а также там, где одна деталь напрессовывается на другую, напряжения распределяются неравномерно,
е. возникает концентрация напряжений.
Отношение наибольшего напряжения в зоне концентрации к номинальному напряжению называют коэффициентом концентрации напряжений:
или
Номинальные напряжения рассчитывают по формулам сопротивления материалов, максимальные
методами теории упругости или же определяют экспериментально.
При растяжении пластины с отверстием
в качестве номинального напряжения принимают
где о — напряжение по нагруженным сторонам пластины. Если
то
Для пластины с двумя выточками (рис. 11) коэффициент концентрации напряжений зависит главным образом от отношения радиуса закругления
дна выточки к ширине
а также от отношения
При
величина
Коэффициент концентрации напряжений в основании зуба зубчатого колеса (см. рис. 8, гл. 11) может быть представлен приближенной зависимостью
где S — ширина основания зуба;
— радиус закруглений.
Рис. 10. Концентрация напряжений у отверстия
Чем резче меняется форма тела, тем больше коэффициент концентрации. Коэффициенты концентрации
в правильно сконструированных и в надежно работающих деталях машин обычно не превосходят значений
. В неудачных конструкциях они могут достигать значений
и выше. При конструировании напряженных деталей машин необходимо предусматривать меры по снижению концентрации напряжений (подробнее см. гл. 28). Примеры правильного и неправильного
Рис. 11. Концентрация напряжений у выточки
Рис. 12. Неправильное (а) и правильное (б) выполнение конструктивных элементов
конструирования некоторых типичных элемен тов показаны на рис. 12
Большие местные напряжения воз никают также при передаче усилия с одной детали на другую, прижатую к ней небольшим участком поверхности, например в зонах соприкосно вения зубьев зубчатых колес, в шари ковых и роликовых подшипниках, в замковых соединениях рабочих лопаток турбомашин с диском и
Такие напряжения называют контактными Так как с увеличением нагрузки размер контактной площадки увеличивается, то контактные напряжения возрастают медленнее, чем на грузка Для обеспечения контактной прочности материалы подвергают поверхностному упрочнению, повышающему их твердость (более подробно см гл 35)