stressikontsentratsioone

Stressikontsentratsioon on mehhaanilises süsteemis nähtus, kus kohaliku geomeetria või materjali omaduste muutus tekitab stressi lokaalse suurendamise võrreldes ümbritseva piirkonna nominaalse stressiga. Ta ilmneb kohtades, kus on teravad nurgad, augud, sälgid, järsud läbiva-kohad või kiiresti muutuv ristläbimõõt, samuti pinnakatte karedus, kiudude lõikumised ja residuaalsed pinged. Stressikontsentratsioon on oluline tegur materjalide tugevuse ja väsimustakistuse hindamisel, kuna see sageli määrab lõppkogemuse või eluea.

Mõõtühikuna kasutatakse stressikontsentratsioonifaktorit Kt, mis on maksimaalse stressi sigma_max nominaalse stressi sigma_nom suhe: Kt = sigma_max / sigma_nom. Klassikaline näide on lõpmatu plaadiga, millel on väike ümmargune auk: Kirši lahendus näitab, et maksimaalne stress auk ümber on kolm korda suurem kui nominaalne, seetõttu Kt ≈ 3. Stressikontsentratsiooni mõju sageli kirjeldatakse ka notch sensitivity kaudu: tegelikasse kinnitusse aitmaks kasutatakse Kf, kus Kf = 1 + q(Kt − 1); siin q (notch sensitivity) võtab arvesse, kui palju materjal plastiseerub ja kui palju Kt tegelik pinge suurendust vähendab.

Praktikas mõjutab stressikontsentratsioon nii purunemist kui ka väsimustegevust. Disainis võetakse arvesse Kt või Kf väärtusi ning käsitledakse geomeetrilisi kujundusi, et vähendada teravate nurkade ja aukude mõju. Ennetamiseks kasutatakse suuremfilde rondeerimisi, sujuvaid üleminekuid, servade viimistlust, pinna töötlust ning vajadusel paksendamist või kuumvaltsimist; tihti kasutatakse ka lõõm- ja infiltratsiooni meetodeid ning arvutus- või FE-e analüüsi.