降低局部應力的有效措施
2022-04-22 02:26:28
changyuan
應力集(ji)中現(xian)象是普遍存在的(de)(de)，它對失效的(de)(de)影響(xiang)很大，應當加(jia)(jia)強技術(shu)監督(du)，嚴格(ge)檢查，消除(chu)一(yi)些不必要的(de)(de)應力集(ji)中因素（如加(jia)(jia)工缺(que)陷）。同時，要采取一(yi)定(ding)的(de)(de)技術(shu)措施，在設計和加(jia)(jia)工中盡(jin)量減小應力集(ji)中程度(du)。
1、從強化材料(liao)方面降低應力(li)集中的影(ying)響
采取(qu)局部強化(hua)以提(ti)高(gao)應(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)處的材料(liao)疲勞強度，從(cong)而減少應(ying)力集(ji)(ji)中(zhong)的危害。
（1）表面熱處(chu)理(li)強化
表面熱處(chu)理強化包括表面感應淬火(huo)、滲碳、滲氮和復合處(chu)理等(deng)，可得到軟（高韌(ren)性）的(de)心部、硬的(de)表層，在(zai)表層還存(cun)在(zai)殘余壓應力，由此降低應力集中的(de)影響。
（2）薄殼淬火
直徑大且有截面變化的(de)(de)(de)短軸類(lei)零件(jian)，如選用低(di)淬透性(xing)鋼(gang)，經(jing)強(qiang)烈淬火后可形成薄(bo)的(de)(de)(de)表面淬硬層，其內存在(zai)殘余(yu)(yu)壓(ya)應力(li)，可降低(di)應力(li)集(ji)中的(de)(de)(de)影響。薄(bo)殼淬火與表面感應溶火相比有其較為(wei)有利(li)的(de)(de)(de)一面，即(ji)對于類(lei)似(si)的(de)(de)(de)零件(jian)，感應率火容易使截面變化的(de)(de)(de)過渡(du)區（如軸肩）無法淬火而存在(zai)殘余(yu)(yu)拉(la)應力(li)，反而加大了(le)應力(li)集(ji)中的(de)(de)(de)有害(hai)作用。
（3）噴(pen)丸強化(hua)
使金屬表(biao)層強化且產生大的(de)殘余(yu)壓應(ying)力，從而降(jiang)低(di)應(ying)力集(ji)中的(de)危害。高(gao)強度(du)材料表(biao)面粗糙度(du)值大或有缺陷(xian)時(shi)，噴丸處(chu)理對降(jiang)低(di)應(ying)力集(ji)中的(de)影響更明顯。應(ying)力噴丸處(chu)理比一般(ban)噴丸處(chu)理效果更好。
（4）滾壓強(qiang)化
使零件表(biao)面形變強化(hua)并產(chan)生殘余壓應力，從(cong)而(er)降低應力集(ji)中的有害(hai)作用(yong)。其(qi)效果與滾壓參(can)數(shu)及材料本(ben)身的組織性能(neng)有關。
2、從設計方(fang)面降(jiang)低應力集中系數
（1）變截面(mian)部位的過渡(du)應盡(jin)可(ke)能地加(jia)大(da)過渡(du)部分的圓(yuan)角，使過渡(du)區接近于(yu)流線(xian)形，同時也要考(kao)慮到工藝性。可(ke)以改變過渡(du)方式，采用(yong)橢圓(yuan)過渡(du)比圓(yuan)弧過渡(du)更好，或者采用(yong)其他過渡(du)方式。
（2）根據零件的受力方向和位置選擇適當的開(kai)(kai)孔(kong)部位孔(kong)一般(ban)應(ying)開(kai)(kai)在低應(ying)力區，如果必(bi)須開(kai)(kai)在高應(ying)力區，則應(ying)采取(qu)補強措施。橢圓形的長軸(zhou)應(ying)與(yu)主應(ying)力方向平(ping)行，以降低應(ying)力集中(zhong)系數。
（3）在應力集中(zhong)區附(fu)近的低(di)(di)應力部位增開缺口和圓孔(kong)這樣可使應力的流線平緩，從而(er)(er)降低(di)(di)最大(da)應力峰值。例(li)如，圖a所(suo)示(shi)的應力集中(zhong)系數為3，而(er)(er)圖b所(suo)示(shi)的應力集中(zhong)系數為2.63。
同樣，在(zai)應(ying)(ying)力(li)集中區(qu)附近的低應(ying)(ying)力(li)部位，加開卸載(zai)槽(cao)（圖(tu)），也可(ke)改善應(ying)(ying)力(li)集中情(qing)況。
加開卸載槽(cao)對應力集中的(de)影響
大量的(de)(de)失效(xiao)分(fen)析表明，加(jia)工中(zhong)的(de)(de)刀痕、焊(han)接時的(de)(de)缺陷、危險截(jie)面部位的(de)(de)非金屬夾雜物、圓(yuan)弧過渡(du)的(de)(de)不光滑(hua)等(deng)，往(wang)往(wang)成為零件(jian)失效(xiao)的(de)(de)直接促發因素，故(gu)在進行失效(xiao)分(fen)析時對應力集(ji)中(zhong)問(wen)題不可忽視(shi)。