Jännityskonsentraatiokertoimen

Jännityskonsentraatiokerroin on materiaalitekniikassa ja rakennelaskennassa käytetty käsite, joka kuvaa, kuinka paljon jännitys kasvaa materiaalin sisällä lähellä geometriasta johtuvia teräviä kulmia, aukkoja tai muita epäjatkuvuuskohtia. Sitä merkitään usein kreikkalaisella kirjaimella K tai kreikkalaisella kirjaimella alfa (α). Kerroin on dimensioton suure.

Jännityskonsentraatiokerroin ilmoittaa todellisen jännityksen (σ_max) suurimman arvon ja nimellisjännityksen (σ_nom) suhteen. Nimellisjännitys on tyypillisesti laskettu yksinkertaistetulla kaavalla ilman geometrisia epäjatkuvuuksia, esimerkiksi poikkipinta-alan perusteella. Kerroin on aina suurempi kuin yksi, mikä tarkoittaa, että todellinen jännitys on aina suurempi kuin nimellisjännitys epäjatkuvuuskohdassa.

Käytännössä jännityskonsentraatiokerrointa käytetään arvioimaan materiaalin ja rakenteen kestävyyttä dynaamisissa ja syklisissä kuormitustilanteissa, erityisesti väsymiskestävyyden arvioinnissa. Suuri jännityskonsentraatiokerroin voi johtaa ennenaikaiseen murtumiseen, vaikka materiaalin keskimääräinen jännitys olisikin sallituissa rajoissa. Suunnittelussa pyritään usein vähentämään jännityskonsentraatiota pyöristämällä teräviä kulmia ja poistamalla muita jännityksen keskittymiä.

Jännityskonsentraatiokertoimen arvo riippuu kappaleen geometriasta, epäjatkuvuuden tyypistä ja koosta sekä kuormitustyypistä. Erilaisia muotoja ja epäjatkuvuuksia varten on olemassa taulukoituja tai graafisesti esitettyjä jännityskonsentraatiokertoimia.