20.8 : Koncentracja naprężeń

Koncepcja koncentracji naprężeń ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób materiały reagują na naprężenia zginające, szczególnie w przypadku nieregularności lub nieciągłości w geometrii materiału. Zwykle zakłada się, że naprężenia w elemencie symetrycznym poddanym czystemu zginaniu są równomiernie rozłożone w całym przekroju poprzecznym. Jednakże założenie to nie obowiązuje w przypadku różnic w geometrii przekroju poprzecznego lub obecności nacięć i otworów.

Współczynnik koncentracji naprężeń określa ilościowo wzrost naprężenia w punktach nieciągłości. Jest to stosunek maksymalnego naprężenia w miejscu nieciągłości do naprężenia nominalnego obliczonego dla przekroju jednorodnego. Czynnik ten jest niezbędny w projektowaniu, aby zapewnić, że konstrukcje wytrzymają bezawaryjne naprężenia, szczególnie w punktach, w których naprężenia są wzmacniane z powodu nieregularności geometrycznych.

Na przykład w płycie z karbem w kształcie litery U pod wpływem naprężenia zginającego współczynnik koncentracji naprężeń wzrasta wraz z ostrością geometrii karbu. Podobnie w przypadku pręta okrągłego z okrągłym otworem poddanego czystemu zginaniu współczynnik koncentracji naprężeń zależy od stosunku średnicy otworu do średnicy pręta. Zależność ta pokazuje, że wraz ze wzrostem średnicy otworu w stosunku do średnicy pręta wzrasta współczynnik koncentracji naprężeń.