Вертолеты.ру

Рассмотрим пластинку, нагруженную по двум противоположным краям равномерно распределенной осевой нагрузкой. Если в таком образце сделать небольшое отверстие, то распределение напряжений в поперечных сечениях вблизи отверстия становится неравномерным.

В точках по концам диаметра окружности, перпендикулярного направлению действия нагрузки, напряжения оказываются наибольшими. Они в несколько раз превышают среднее значение. Таким образом, отверстие не только способствует уменьшению площади сечения, которое при малом диаметре отверстия невелико.

Происходит перераспределение напряжений — они становятся распределенными неравномерно, с резкими пиками у отверстия. Появление таких пиков напряжений, значительно превышающих средний уровень, называется концентрацией напряжений, а причины, их вызывающие, — концентраторами.

В рассмотренном примере концентрация напряжений происходит возле исходных точек, а концентратором является отверстие. Многочисленные эксперименты показывают, что концентрация напряжений приводит к резкому снижению долговечности (в десятки раз). При наличии концентратора некоторый малый объем материала вблизи него испытывает действие повышенных напряжений, значительно превышающих среднее значение. Они вызывают большую повреждаемость, что и влечет за собой уменьшение долговечности.

Усталостные трещины зарождаются в этой зоне детали вертолета, а затем распространяются дальше. Концентрация возникает в местах резкого изменения очертания детали. Концентраторами являются отверстия для заклепок, пропилы, риски, резкие переходы по толщине. При конструировании элементов, работающих на усталость, должны быть приняты все меры к тому, чтобы избежать концентрации напряжений.