生物種的多樣性指數

[拼音]:yingli jizhong

[英文]:stress concentration

在物體形狀急劇變化處,應力發生區域性顯著增高的現象。

在工程結構的凹角、缺口、溝槽、孔洞附近均會發生應力集中,其中孔洞附近的應力區域性增高稱為孔邊應力集中。在水利工程中,大壩的壩踵附近以及壩內廊道附近的應力區域性增高是應力集中的典型例項。

孔邊應力集中的特點是:

(1)集中性,即在孔洞附近的應力遠大於無孔時的應力;

(2)區域性性,即在離孔邊較遠之處(例如幾倍孔徑之外),應力幾乎不受孔的影響,其分佈情況與數值大小都幾乎與無孔時相同;

(3)在彈性範圍內,應力集中程度僅與孔的形狀以及受力狀態有關,而與荷載的大小無關。一般說來,圓孔的孔邊應力集中程度最低,圖示為兩種受力狀態下圓孔附近的彈性應力分佈情況。在凹角、缺口、溝槽等其他形狀突變處的應力集中現象具有與孔邊應力集中一樣的特點。

反映應力集中程度的引數是應力集中係數,它是峰值應力和不考慮應力集中時的應力的比值。圖示兩種情況的應力集中係數分別為 2與 3。由於峰值應力往往超過材料的屈服極限或強度極限從而造成應力的重新分佈,所以實際的峰值應力常低於按彈性力學計算得到的數值。

應力集中問題是彈性力學的重要內容之一。對於圓孔與橢圓孔,已獲得應力分佈的解析解;對於其他形狀的平面孔洞,可用複變函式方法獲得應力解答;對各種應力集中問題均可用有限元法、邊界元法等數值方法及光測法、電測法等試驗方法獲得應力分佈,其中光測法能直接觀察到應力集中現象,得到較多的應用。

由於應力集中能使結構發生裂紋,甚至斷裂,須採取措施,防止因應力集中而造成的結構損壞,主要措施有:

(1)改善結構外形,避免形狀突變,儘可能開圓孔或橢圓孔;

(2)結構內必須開孔時,儘量避開高應力區,而在低應力區開孔;

(3)根據孔邊應力集中的分析成果進行孔邊區域性加強。

參考文章

什麼叫應力集中?運輸/通用