降低局部應(yīng)力的有效措施
2022-04-22 02:26:28
changyuan
應(yīng)力集中現(xiàn)象是普遍存在的，它對(duì)失效的影響很大，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，嚴(yán)格檢查，消除一些不必要的應(yīng)力集中因素（如加工缺陷）。同時(shí)，要采取一定的技術(shù)措施，在設(shè)計(jì)和加工中盡量減小應(yīng)力集中程度。
1、從強(qiáng)化材料方面降低應(yīng)力集中的影響
采取局部強(qiáng)化以提高應(yīng)力集中處的材料疲勞強(qiáng)度，從而減少應(yīng)力集中的危害。
（1）表面熱處理強(qiáng)化
表面熱處理強(qiáng)化包括表面感應(yīng)淬火、滲碳、滲氮和復(fù)合處理等，可得到軟（高韌性）的心部、硬的表層，在表層還存在殘余壓應(yīng)力，由此降低應(yīng)力集中的影響。
（2）薄殼淬火
直徑大且有截面變化的短軸類零件，如選用低淬透性鋼，經(jīng)強(qiáng)烈淬火后可形成薄的表面淬硬層，其內(nèi)存在殘余壓應(yīng)力，可降低應(yīng)力集中的影響。薄殼淬火與表面感應(yīng)溶火相比有其較為有利的一面，即對(duì)于類似的零件，感應(yīng)率火容易使截面變化的過(guò)渡區(qū)（如軸肩）無(wú)法淬火而存在殘余拉應(yīng)力，反而加大了應(yīng)力集中的有害作用。
（3）噴丸強(qiáng)化
使金屬表層強(qiáng)化且產(chǎn)生大的殘余壓應(yīng)力，從而降低應(yīng)力集中的危害。高強(qiáng)度材料表面粗糙度值大或有缺陷時(shí)，噴丸處理對(duì)降低應(yīng)力集中的影響更明顯。應(yīng)力噴丸處理比一般噴丸處理效果更好。
（4）滾壓強(qiáng)化
使零件表面形變強(qiáng)化并產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，從而降低應(yīng)力集中的有害作用。其效果與滾壓參數(shù)及材料本身的組織性能有關(guān)。
2、從設(shè)計(jì)方面降低應(yīng)力集中系數(shù)
（1）變截面部位的過(guò)渡應(yīng)盡可能地加大過(guò)渡部分的圓角，使過(guò)渡區(qū)接近于流線形，同時(shí)也要考慮到工藝性?？梢愿淖冞^(guò)渡方式，采用橢圓過(guò)渡比圓弧過(guò)渡更好，或者采用其他過(guò)渡方式。
（2）根據(jù)零件的受力方向和位置選擇適當(dāng)?shù)拈_(kāi)孔部位孔一般應(yīng)開(kāi)在低應(yīng)力區(qū)，如果必須開(kāi)在高應(yīng)力區(qū)，則應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)措施。橢圓形的長(zhǎng)軸應(yīng)與主應(yīng)力方向平行，以降低應(yīng)力集中系數(shù)。
（3）在應(yīng)力集中區(qū)附近的低應(yīng)力部位增開(kāi)缺口和圓孔這樣可使應(yīng)力的流線平緩，從而降低最大應(yīng)力峰值。例如，圖a所示的應(yīng)力集中系數(shù)為3，而圖b所示的應(yīng)力集中系數(shù)為2.63。
同樣，在應(yīng)力集中區(qū)附近的低應(yīng)力部位，加開(kāi)卸載槽（圖），也可改善應(yīng)力集中情況。
加開(kāi)卸載槽對(duì)應(yīng)力集中的影響
大量的失效分析表明，加工中的刀痕、焊接時(shí)的缺陷、危險(xiǎn)截面部位的非金屬夾雜物、圓弧過(guò)渡的不光滑等，往往成為零件失效的直接促發(fā)因素，故在進(jìn)行失效分析時(shí)對(duì)應(yīng)力集中問(wèn)題不可忽視。