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应力集中系数

  • 2021.12.28 15:52:18
  • 米思米
  • 3259

  在注塑模具零部件和螺栓、销钉等机械零部件上,会承受拉伸应力、弯曲应力、剪应力、扭转、冲击应力、疲劳等各种外力的作用。为了让模具按照设计理念发挥其性能,生产出想要的成型产品,这些机械零部件从一开始就需要精心设计,以确保它们不会破裂、不会损坏,处于能够放心使用的状态。

  在设计模具零件时,通常运用工业力学和材料力学进行强度计算。但是,有些模具零部件上开有供销钉穿过的孔、台阶部位有拐角。根据经验,当对这些孔的边缘和拐角部位施加很大的力时,可以观察到受力部位产生龟裂(破裂)。

  在机械零件中,孔和拐角很容易成为破损的起点,所以必须对其进行加固。

  那么为什么破损会从孔的边缘和拐角部分开始呢?

  这一现象可以通过材料力学予以解释。

  当机械部件(板)上有通孔时,假如从两侧拉伸这个机械部件,则在截面上产生的应力可以由下式表示。

σx=σn(2a2/y2+3a4/y4)/2

a:孔的半径(mm

σn:与孔充分远离部分的应力。公称应力(Mpa ,kgf/mm2

  在这里,如果孔边缘的最大拉伸应力为σmax,则

α=σmax/σn

  =3

   α称为形状系数(form factor)或应力集中系数(stress concentration factor)。

  也就是说,作用在孔边上的应力是作用在构件上的公称应力的3倍,所以断裂是从孔的边缘开始。

  同样,拐角部位也会发生应力集中,因此破损会从拐角部位开始。

  在进行机械设计时,必须采取相应的设计,以避免出现这种应力集中现象。

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