应力分析

分析和求解机械零件和构件等物体内的应力分布和各点的应力的方法叫做——应力分析。应力分析主要用于确定与机械零件和构件失效有关的危险点的应力集中、应变集中部位的峰值应力和应变。

所谓危险点，是指在作业中有可能发生危险的地点、部位、场所、工器具或动作等。危险点包括3个方面：一是有可能造成危害的机器设备等物质，如转机对轮无安全罩，与人体接触造成伤害；二是有可能造成危害的作业环境，直接或间接地危害作业人员的身体健康，诱发职业病；三是作业人员在作业中违反有关安全技术或工艺规定，随心所欲地作业。如：有的作业人中在高处作业不系安全带，即使系了安全带也不按规定挂牢等。

应力分析——应力分布图

应力集中

应力集中是指结构或构件的局部区域的Z大应力值比平均应力值高的现象。应力集中多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂；使脆性和塑性材料产生疲劳裂纹。

应力集中对构件强度的影响

对于由脆性材料制成的构件，应力集中现象将一直保持到Z大局部应力到达强度极限之前。因此，在设计脆性材料构件时，应考虑应力集中的影响。应力集中对其在静载荷作用下的强度则几乎无影响。所以，在研究塑性材料构件的静强度问题时，通常不考虑应力集中的影响。但是应力集中对构件的疲劳寿命影响很大，因此无论是脆性材料还是塑性材料的疲劳问题，都必须考虑应力集中的影响。

影响应力集中的因素

孔边Z大应力与同一截面上的平均应力之比，用a表示。称为理论应力集中系数，它反映了应力集中的程度，是一个大于 1 的系数。而且试验结果还表明 : 截面尺寸改变愈剧烈，应力集中系数就愈大。因此，零件上应尽量避免带尖角的孔或槽，在阶梯杆截面的突变处要用圆弧过渡。应力集中不仅与物体的形状及外形结构有关，还与选取材料有关，与外界应用环境也存在不可忽略的关系（如温度因素），另外，在加工过程中也可能导致应力的改变，例如回火不当引起二次淬火裂纹、电火花线切割加工显微裂纹、机械设计时也难免导致某部位的应力集中。

应变集中

应变集中是指受力零件或构件在形状尺寸突然改变处出现应变显著增大的现象。应变集中处就是应力集中处。某横截面上的局部Z大应变与该截面名义应变之比，称为应变集中系数。名义应变由名义应力和材料的应力应变关系算得。当应力和应变都在弹性范围内时，应变集中系数与应力集中系数是相等的。在弹性范围内，用弹性理论或光弹性方法确定的应力集中系数，称为弹性应力集中系数，或称理论应力集中系数用K表示。

进入塑性范围时，因有屈服阶段，应力集中现象有所缓和，塑性应力集中系数将比弹性时的K值小些；而塑性应变集中系数，则比弹性时的K值大些，按照诺依伯公式，弹性范围的应力集中系数K完全决定于构件的形状尺寸，而与材料的应力应变关系无关。

峰值应力

峰值应力是由局部结构不连续和局部热应力的影响而叠加到一次加二次应力之上的应力增量，介质温度急剧变化在器壁或管壁中引起的热应力也归入峰值应力。峰值应力是指混凝土试件达到破坏所需要的Z大应力，峰值应变即峰值应力所对应的应变。

峰值应力Z主要的特点是高度的局部性，因而不引起任何明显的变形，其有害性谨是可能引起疲劳破坏或脆性断裂。相比于二次应力，其危险性还要低。在反复载荷作用下，一旦二次应力影响区很小，仅能产生浅表裂纹。因此，对于应力采用安定性来控制，而对峰值应力仅在考虑疲劳破坏或防止脆断时才加以限制。

应力分析方法有哪些

机械零件和构件的应力分布和大小与其承受的载荷和温度有关，也与零件的形状、尺寸和材料性质等有关。应力分析的方法主要有数值法、解析法和实验法。对于结构型式比较复杂的机械零件和构件进行应力分析时，往往采用计算与实验相结合的方法，以便相互验证，提高应力分析的可靠性和有效性。

数值法分析应力

数值法求问题离散点函数值数值解的方法。在应力分析中，求解基本方程的数值法主要包括有限差分法和有限元法等。有限差分法是把基本方程和边界条件转化为有限差分方程，就是把力学问题归结为解联立代数方程组，然后运用电子计算机进行运算，并且通过调节步长的大小以提高解的精度。有限元法是把连续体离散为有限单元的数值解法。有限元法比有限差分法具有更大的灵活性和通用性，对复杂的几何形状、任意的边界条件、不均匀的材料，各种载荷分布和各种类型的结构，如杆、板、壳和块体等都能灵活地加以考虑，应用电子计算机进行运算。在求解无限域、应力集中和有关断裂力学等方面的问题中，还可用边界元法。

解析法分析应力

解析法它是用函数形式表达问题的解，并给出解的一般表达形式,能明显地反映出解的性质。求解前首先建立问题的基本方程。通常需要考虑的问题有：力（外力、内力和应力）的平衡性，变形(位移和应变)的连续性,力、变形和温度间的物理关系,建立表示各量间关系的基本方程。有时需要根据能量原理和问题的性质，建立综合反映力、变形和零件特性的混合形式的泛函，通过求泛函驻值建立基本方程。解析法采用严格的数学运算,对某些简单问题能得出精确解。但对于复杂问题,则必须对零件的形状尺寸和载荷条件等进行合理的简化，从而得出近似解。

实验法应力分析

实验法在机械零件和构件的原型或模型上，应用各种实验方法测得零件的应力分布状态和主应力值的方法。