應(yīng)力集中原理解釋.doc

應(yīng)力集中理論原因的假設(shè)摘要：在現(xiàn)實(shí)生活中由于在材料制造過(guò)程中的不可避免的一些原因常會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)部?jī)?nèi)部的應(yīng)力集中，而至于應(yīng)力集中的理論原因缺少詳細(xì)描述，因此在這片篇論文中我將發(fā)表我自己關(guān)于引力集中的一些看法。并解釋一些現(xiàn)象的原因。關(guān)鍵字：應(yīng)力集中、萬(wàn)有引力、分子。1、 關(guān)于應(yīng)力的解釋 應(yīng)力是受力桿件在某一界面上分布內(nèi)力在一點(diǎn)處的集度，公式是 P= 從公式上看，應(yīng)力可以看做是單位面積上的合力（內(nèi)力）的大小，近似看來(lái)可以看做是一點(diǎn)的受力。 A B A | B | A a 內(nèi)力可以看做截面之間的相互作用力，而應(yīng)力可以看做是內(nèi)力在截面上單位面積或點(diǎn)上的分力，則應(yīng)力也就可以看做是周邊的分子某點(diǎn)的合力。假設(shè)整個(gè)構(gòu)件受拉，在A上與B交界的平面上存在一個(gè)分子a，這個(gè)分子受到的力來(lái)自四面八方，假設(shè)受拉力，如果A與B不存在分離，則根據(jù)狀態(tài)可知，A受力平衡，當(dāng)把A與B分開(kāi)后，在B上曾經(jīng)對(duì)a有力的作用的力則被分開(kāi)，而這些力的合力根據(jù)受力分析是一個(gè)背離并垂直A的拉力，及應(yīng)力。再詳細(xì)一點(diǎn)，當(dāng)物體受拉時(shí)，由于分子之間的間距大于10倍的r0，分子之間將產(chǎn)生引力，同樣當(dāng)擠壓時(shí)由于分子之間的間距過(guò)于小將產(chǎn)生極大地斥力，宏觀上即表現(xiàn)為壓力，而具體的分子之間的力的作用，在應(yīng)力集中中的表述將會(huì)比較詳細(xì)。二、關(guān)于應(yīng)力集中的機(jī)理：圖像2 實(shí)際工程構(gòu)件中，有些零件常存在切口、切槽、油孔、螺紋等，致使這些部位上的截面尺寸發(fā)生突然變化。如圖1所示開(kāi)有圓孔和帶有切口的板條，當(dāng)其受軸向拉伸時(shí)，在圓孔和切口附近的局部區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力的數(shù)值劇烈增加，而在離開(kāi)這一區(qū)域稍遠(yuǎn)的地方，應(yīng)力迅速降低而趨于均勻。這種現(xiàn)象，稱為應(yīng)力集中。應(yīng)力集中是由于桿件截面驟然變化（或幾何外形局部不規(guī)則）而引起的局部應(yīng)力驟增現(xiàn)象。而這只是一些表面原因，接下來(lái)將在分子的角度上解釋這一現(xiàn)象。 圖像 1如圖所示，假設(shè)將界面放大化，使其呈現(xiàn)分子狀態(tài)，則界面可以看做整齊的分子排列，除了突變處。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)分子的缺失，改變了整體的受力。也改變了突變處分子的受力狀態(tài)和平衡，通過(guò)圖像分析，在圓的內(nèi)部分子喪失，假設(shè)桿件受到拉力，在圓圈頂部沿橫截面截開(kāi)并進(jìn)行受力分析，并與未有突變的部位進(jìn)行比較，由于未有突變的部位內(nèi)部分子均勻分布，受力也就均勻分布，圓內(nèi)由于缺少分子產(chǎn)生對(duì)圓外材料的引力，通過(guò)受力分析，使原本表面的應(yīng)力變得更大，這就是應(yīng)力集中的機(jī)理。材料是由分子組成的，材料內(nèi)的應(yīng)力可以看做單元體之間的作用，更實(shí)際一點(diǎn)的說(shuō)法，內(nèi)力是由分子之間的萬(wàn)有引力引起的。分子之間的存在著引力，引力的大小與質(zhì)量成中比，方向在其連線上。F=GMm/R2 G=6.672*10-11。從萬(wàn)有引力的角度上分析，質(zhì)量均勻分布的球體，對(duì)其外質(zhì)點(diǎn)的引力相當(dāng)于全體質(zhì)量集中在球心時(shí)的吸引力。于是可得以下公式： 通過(guò)分析上述圖像可知，圓的上部所受的力比兩側(cè)受力要大，這也就是為什么應(yīng)力集中時(shí)中間受力突出的原因。3、 關(guān)于影響應(yīng)力集中程度原因的分子解析值得注意的是，應(yīng)力集中并不單純由截面面積減少所引起的，桿件外形的驟然變化，是造成應(yīng)力集中的主要原因。一般地說(shuō)，桿件外形的驟變?cè)绞莿×遥跋噜徑孛娴膹?qiáng)度差越大），應(yīng)力集中的程度越是嚴(yán)重。同時(shí)，應(yīng)力集中是一種局部的應(yīng)力驟增現(xiàn)象，如圖1中具有小圓孔的均勻受拉平板，在孔邊外最大應(yīng)力約為平均應(yīng)力的3倍，而據(jù)空稍遠(yuǎn)處，應(yīng)力及趨于均勻。而且，應(yīng)力集中處不僅最大應(yīng)力急劇增長(zhǎng)，其應(yīng)力狀態(tài)也與無(wú)應(yīng)力集中是不同。假設(shè)在有一塊長(zhǎng)紙條，打出一小圓孔和切出一橫向裂痕，與圖所示：F 1 F 很明顯在相同的受力情況下，裂痕先斷裂，現(xiàn)在以裂痕兩端為直徑兩端劃與一號(hào)圓等大的圓表示兩個(gè)相同的區(qū)域，與一號(hào)圓相比二號(hào)圓的受力主要區(qū)別于裂痕兩側(cè)的受力，由于缺失一部分分子對(duì)裂痕的加大受力，使裂痕變得更加不穩(wěn)定，相比之下圓則比較穩(wěn)定，從受力角度上分析，對(duì)于裂痕，由于裂縫的距離大于分子之間產(chǎn)生力的影響的距離，使原本兩側(cè)互相吸引的力消失相比其他穩(wěn)定狀態(tài)就會(huì)產(chǎn)生相反的斥力，而這部分斥力的由來(lái)就是由于裂痕兩側(cè)比圓多出的部分產(chǎn)生的，并且裂痕兩側(cè)屬于尖角，更加容易因?yàn)槔瓚?yīng)力而斷裂。因此，相比之下如果變形越是劇烈，那么受力相比之下更加大，越易受應(yīng)力集中的影響。經(jīng)過(guò)以上分析，應(yīng)力集中的程度在很大程度上受變形的影響，對(duì)于