应力集中的概念讲解

材料力学主讲人：张林春二、轴向拉（压）杆横截面上的应力1、轴向拉（压）杆横截面上的应力2、轴向拉（压）杆斜截面上的应力3、应力集中的概念（1）应力集中的概念

开有圆孔的板条孔、槽附近的局部范围内应力将显著增大。截面尺寸、形状突然变化而引发的局部应力显著增大的现象，称为应力集中。

FFFFFF

带有切口的板条（2）应力集中对构件强度的影响塑性材料

脆性材料

脆性材料由于没有屈服阶段，一旦应力集中使局部区域的最大应力达到了抗拉强度，将引起局部脆性断裂，而断裂边缘会产生新的应力集中，继而又发生进一步地脆性断裂，直至整个构件破坏，大大降低构件的承载能力。当局部的最大应力达到屈服点应力时，引起构件的局部塑性变形，最大应力不再增大，如外力继续增大，增加的力就由截面上尚未屈服的材料来承担，使截面上其他应力相继增大到屈服点应力。一般不会影响整个构件的承载能力。

不论是塑性材料还是脆性材料，应力集中对构件的安全性都有较大的影响，应力集中往往是构件破坏的根源。日本美浜核电站事故

（3）应力集中造成灾害的实例美浜核电站座落于东京西部大约320公里的福井县，1976年投入运营，1991年至2003年曾发生过几次与核有关的小事故。2004年8月9日，涡轮所在建筑内连接3号反应堆的水管在工人们准备进行例行安全检查时突然爆裂。虽然并未导致核泄漏，但蒸汽爆发还是导致5名工人死亡，数十人受伤。2006年，美浜核电站又发生火灾，导致两名工人死亡，事故原因主要是蒸汽发生器内细管的金属疲劳。日本航空123号班机空难事件

1985年8月12日，飞机编号为JA8119的波音747-100SR型班机搭载509名乘客及15名机组员，从日本东京的羽田机场起飞，预定飞往大阪伊丹机场。在御巢鹰山区附近的高天原山(距离东京约100公里)处坠毁，520人罹难。日本官方的航空与铁道事故调查委员会经过调查后，做出三点结论。1978年6月2日，该飞机在大阪的伊丹机场曾损伤到机尾;机尾受损后，波音公司没有妥善修补，正常需要二排铆钉，但维修人员只是将损伤的部分补了排铆钉，所以增加了接合点附近金属蒙皮所承受的剪力，使该处累积了金属疲劳的现象;该处的压力壁在损坏后，造成四组液压系统故障(液压油泄漏)，导致机师无法正常操控飞机。日本航空123号班机空难事件

1985年8月12日，飞机编号为JA8119的波音747-100SR型班机搭载509名乘客及15名机组员，从日本东京的羽田机场起飞，预定飞往大阪伊丹机场。在御巢鹰山区附近的高天原山(距离东京约100公里)处坠毁，520人罹难。日本官方的航空与铁道事故调查委员会经过调查后，做出三点结论。1978年6月2日，该飞机在大阪的伊丹机场曾损伤到机尾;机尾受损后，波音公司没有妥善修补，正常需要二排铆钉，但维修人员只是将损伤的部分补了排铆钉，所以增加了接合点附近金属蒙皮所承受的剪力，使该处累积了金属疲劳的现象;该处的压力壁在损坏后，造成四组液压系统故障(液压油泄漏)，导致机师无法正常操控飞机。彗星客机空难

汽车轮毂

（4）工程中避免应力集中的示例补胎

补块一般剪成圆形或椭圆形，而非正方形，且补块的边缘剪成斜茬形，下面宽，逐渐向上变窄。补块的边缘剪成斜茬形，使整个内胎平滑降低应力集中因数，避免在运动中由于应力集中，令补快脱落的情况发生。飞机

包装袋

（5）应力集中的利用切割玻璃

伐木

（1）应力集中的概念（2）