Калькулятор коэффициента концентрации напряжений

Коэффициент концентрации напряжений показывает, насколько геометрическая неоднородность повышает местное напряжение в детали относительно номинального. Он определяется как Kt = σmax / σnom, где σmax — пиковое упругое напряжение вблизи особенности, а σnom — опорное напряжение, рассчитанное без разрешения этого местного пика. Числитель и знаменатель имеют одинаковые единицы, поэтому Kt безразмерен. Коэффициент 2 означает, что местное упругое напряжение вдвое выше номинального. Типичные концентраторы — отверстия, канавки, уступы, шпоночные пазы, резьба, острые углы и резкие изменения сечения. Плавные переходы и большие радиусы галтелей обычно уменьшают концентрацию. Подходящее определение номинального напряжения зависит от геометрии и справочника, стандарта, конечно-элементной модели или испытаний, из которых получен пик. Оба значения должны относиться к одному случаю нагружения и одной компоненте напряжения. Например, сочетание пика по Мизесу с номинальным осевым напряжением может дать отношение без общепринятого расчётного смысла. Калькулятор определяет Kt по известным максимальному и номинальному напряжениям. Он не предсказывает Kt непосредственно по размерам, поскольку для каждой геометрии нужны отдельные графики или уравнения. Отношение описывает теоретическую упругую концентрацию и не должно автоматически считаться эффективным коэффициентом концентрации при усталости. В усталостном расчёте чувствительность материала к надрезу может приводить к тому, что эффективный коэффициент Kf ниже Kt. Пластическое течение также может перераспределять острый упругий пик, хотя само течение может быть недопустимым по применяемым критериям проектирования. Используйте Kt для оценки значимости местной особенности, оценки пикового упругого напряжения по номинальному расчёту или сравнения вариантов геометрии. Убедитесь, что указанный пик не является численной сингулярностью из-за идеализированного острого угла или точечной нагрузки. Если пик получен методом конечных элементов, важны сгущение сетки, реалистичные радиусы, корректные граничные условия и проверка сходимости. Окончательное решение должно учитывать прочность материала, усталостный ресурс, спектр нагрузок, коэффициенты запаса, производственные допуски, окружающую среду и требования применимых норм.