تمرکز تنش کیست؟ توضیح بده.
تمرکز تنش (که تقویت کننده تنش، یا افزایش‌دهنده تنش نیز نامیده می‌شود) مکانی از شیء است که در آنجا تنش تا حد زیادی بیشتر از نواحی اطراف می‌باشد. تمرکز تنش زمانی رخ می‌دهد که بی‌نظمی‌هایی در شکل هندسی یا جنس یک عنصر ساختاری وجود داشته باشد که سبب اختلال در جریان تنش می‌گردد. این پدیده ناشی از مواردی نظیر سوراخ‌ها، شکاف‌ها، دندانه‌ها، و لبه‌های نرم (قیطان‌ها) می‌باشد. تمرکز تنش ممکن است ناشی از آسیب تصادفی نظیر برش‌های سطحی و خش‌ها نیز باشد.درجه تمرکز گسستگی تحت بارهای کششی می‌تواند بصورت فاکتور تمرکز تنش بدون بعد formula_1 بیان گردد، که برابر با نرخ بیشترین تنش نسبت به تنش اسمی(میانگین) می‌باشد. برای سوراخ دایره‌ای، formula_2 است. فاکتور تمرکز تنش نباید با فاکتور شدت تنش که برای تعریف اثر شکاف در تنش‌ها و در ناحیه حول نوک شکاف اشتباه تعریف می‌شود، گرفته شود.برای بارگذاری استاتیک، تسلیم عموما در نقطه تمرکز تنش رخ می‌دهد و برای مواد چکش‌خوار، تغییر شکل موضعی پلاستیک می‌تواند رخ دهد که سبب بازتوزیع تنش می‌گردد، و عنصر را قادر می‌سازد تا به حمل بار ادامه دهد. مواد ترد و شکننده در نقاط تمرکز تنش، دچار آسیب می‌شوند. اما، بارگذاری مکرر ممکن است سبب آغاز ایجاد شکاف ناشی از خستگی گردد و این شکاف به آرامی رشد کرده و حتی سبب آسیب در مواد چکش‌خوار شود. شکاف‌های ناشی از خستگی همواره در تقویت‌کننده‌های تنش آغاز می‌شوند، بنابراین، چنین عیوبی حد خستگی را افزایش می‌دهند. توصیف.تمرکز تنش زمانی رخ می‌دهد که بی‌نظمی‌هایی در شکل هندسی یا مواد عنصر ساختاری وجود داشته باشد، که سبب اختلال در جریان تنش می‌گردد. عدم یکپارچگی هندسی سبب می‌شود تا جسم افزایش موضعی تنش را به خود ببیند. مثال‌هایی از شکل‌هایی که سبب تمرکز تنش می‌شوند، گوشه‌های تیز داخلی، سوراخ‌ها، و تغییر ناگهانی در سطح مقطع جسم و نیز آسیب‌های ناخواسته نظیر شکاف‌ها، خراش‌ها هستند. تنش‌های بالای موضعی می‌تواند سبب شود تا جسم زودتر تخریب گردد، بنابراین، مهندسان باید شکل هندسی را طوری طراحی کنند تا تمرکز تنش را کاهش دهند. عدم یکپارچگی ماده، نظیر ناخالصی‌های فلزات، ممکن است تنش را متمرکز سازد. ناخالصی در سطح یک عنصر ممکن است از ایجاد تناسب و انطباق در طی ساخت محصول ایجاد اختلال نماید، که سبب ترک‌های مویی می‌شود، ترک‌هایی که در طی سرویس و در زمان سیکل‌های بارگذاری رشد می‌کنند. به لحاظ ساختار درونی، آسیب خطوط اتصال در محل ناخالصی‌ها در طی بارگذاری، ممکن است از طریق انسجام میکرووئید سبب شکست استاتیک گردد. فاکتور تمرکز تنش.فاکتور تمرکز تنش،formula_1 برابر با نسبت بیشترین تنش formula_4 به تنش اسمی formula_5 از کل سطح مقطع بوده و بصورت زیر تعریف می‌شود:formula_6توجه کنید که فاکتور تمرکز تنش تابعی از شکل هندسی یک ترک و یا شکاف می‌باشد، نه اندازه آن. این فاکتورها می‌توانند در مواد مرجع مهندسی استفاده شوند تا تنش‌هایی را که با رویکردهای مقاومت مواد قابل بررسی نیستند، پیش‌بینی نمایند.ارنست گوستاو کیرش روابطی را برای توزیع الاستیک تنش در اطراف یک سوراخ مطرح کرد. ماکسیمم تنش احساس شده در اطراف یک سوراخ یا شکاف، در نواحی با کمترین شعاع انحنا رخ می‌دهند. در یک سوراخ بیضی شکل با طول formula_7 و عرض formula_8، تحت تنش اسمی یا میدان دور formula_5، تنش در انتهای محورهای بزرگ و اصلی، با رابطه اینگلیس بیان می‌شود:formula_10که در آن formula_11 شعاع منحنی سوراخ بیضی شکل است. برای سوراخ‌های دایره‌ای که formula_12 است،فاکتور تمرکز تنش برابر است با formula_13. با نزدیک شدن شعاع منحنی به صفر، همانند نوک یک ترک بزرگ، تنش ماکسیمم به بی‌نهایت نزدیک می‌شود و بنابراین، فاکتورهای تمرکز تنش نمی‌توانند برای شکاف استفاده شوند. فاکتور تمرکز تنش نباید با که می‌تواند برای تعریف اثر شکاف در تنش‌های اطراف سر ترک استفاده شود، اشتباه گرفته شود.روش‌هایی برای تعیین فاکتورها.روش‌های آزمایشگاهی برای سنجش فاکتورهای تمرکز تنش وجود دارند که شامل تحلیل تنش فوتوالاستیک، تحلیل تنش ترموالاستیک، پوشش‌های شکننده، یا کرنش‌سنج ها هستند. در حالی که تمام این رویکردها موفق بوده‌اند، همه آن‌ها دارای معایب آزمایشی، محیطی، دقت و یا اندازه‌گیری هستند. محدود کردن اثرات تمرکز تنش‌.روش متناقض مشهور به کند کردن نوک ترک، یکی از بدترین انواع کاهش تمرکز تنش می‌باشد، که در طی آن یک سوراخ بزرگ در انتهای ترک ایجاد می‌گردد. سوراخ ایجاد شده، همراه با اندازه نسبتا بزرگ آن، برای افزایش شعاع اثربخش نوک ترک بکار می‌رود و بنابراین، تمرکز تنش را کاهش می‌دهد.روش دیگر استفاده شده برای کاهش تمرکز تنش، اضافه کردن قیطان به لبه‌های داخلی است. این امر، تمرکز تنش را کاهش داده و منجر به جریان ملایم‌تر خطوط تنش می‌شود. جریان نیرو در یک جزء دندانه‌دار منحرف می‌شود، زیرا از بخش ظریف و باریک به سمت بخش دندانه‌دار عبور می‌کند؛ در نتیجه، تمرکز تنش رخ می‌دهد. برای کاهش این پدیده، برش زیرین کوچکی بین بخش ظریف و بخش دندانه‌دار ایجاد می‌شود.