Jännityskonsentraatiokertoimia

Jännityskonsentraatiokertoimet ovat dimensionless lukuja, joita käytetään kuvaamaan, kuinka paljon jännitys lisääntyy materiaalin tai rakenteen tietyssä kohdassa verrattuna jännitykseen, joka vallitsisi samassa materiaalissa ilman muotoilua tai geometriaan liittyviä muutoksia, kuten reikiä tai lovia. Näitä kertoimia kutsutaan englanniksi "stress concentration factors".

Ne ovat erityisen merkityksellisiä suunnittelussa, kun käsitellään materiaaleja, jotka ovat herkkiä jännityskeskittymille, kuten hauraita materiaaleja tai materiaaleja, joissa esiintyy väsymisilmiöitä. Geometriset epäjatkuvuuskohdat, kuten terävät kulmat, reiät tai urat, aiheuttavat jännityskentän "keskittymistä" näille alueille, jolloin paikallinen jännitys voi nousta merkittävästi suuremmaksi kuin kuormituksen perusteella laskettu keskimääräinen jännitys.

Jännityskonsentraatiokertoimet voidaan määrittää analyyttisesti yksinkertaisille geometrioille tai numeerisin menetelmin, kuten elementtimenetelmällä monimutkaisemmille tapauksille. Kertoimen arvo on yleensä suurempi kuin yksi. Jos kertoimen arvo on lähellä yhtä, se tarkoittaa, että geometrian vaikutus jännityksen kasvuun on vähäinen. Suuret kertoimet puolestaan viittaavat merkittävään jännityksen lisääntymiseen ja siten potentiaaliseen vaaraan rakenteen kestävyydelle. Jännityskonsentraatiokertoimien huomioiminen on olennainen osa turvallisten ja luotettavien rakenteiden suunnittelua.