From Wikipedia, the free encyclopedia
Spenningskonsentrasjon er økning av spenninger på et sted eller i et område, som følge av utformingen av detaljen eller på grunn av byggetoleranser. En konstruksjon er sterkest når spenningene er jevnt fordelt. En reduksjon i arealet eller en endring i geometri (herunder ved defekter) kan føre til sprekkvekst ved utmatting. Utmattingssprekker starter nesten utelukkende fra overflaten av konstruksjonen, så ved å redusere spenningskonsentrasjonene oppnår en også øke utmattingslevetiden..
Spenningskonsentrasjoner oppgis oftest som spenningskonsentrasjonsfaktorer (engelsk stress consentration factors også forkortet som SCF), som er forholdet mellom spenningen i det aktuelle punktet (σmax) og den «nominelle spenningen» i området (σnom):
Spenningskonsentrasjoner tas oftest ut av tabeller i standarder eller spesiallitteratur (som analyse- eller forsøksresultater). Når en ikke har slike tilgjengelig vil en oftest gjøre analyser med elementmetoder. Det krever en detaljert geometrisk modellering av området med høye spenningskonsentrasjoner, valg av elementtyper som gir fornuftige verdier og bruk av et stort antall elementer der spenningskonsentrasjonen er størst. Modellering ned til størrelse med en sveis kan ofte være upraktisk, da utforming av sveisene kan variere. Normale usikkerheten i sveiseutførelsen ivaretas da gjerne med valg av SN-kurver, og ikke i spenningskonsentrasjonsfaktorene.
Dersom en har en lineær materialoppførsel blir spenningskonsentrasjonsfaktoren uavhengig av spenningsnivået. Ved skarpe vinkler kan en fra lineære elementanalyser få uendelig store spenninger i enkelte punkter, noe som er ufysikalsk. Dette løses ved å regne med plastisitet – flyting og fastning. Ved flyting blir det en spenningsutjevning, og de største spenningskonsentrasjonene blir lavere ved at spenningene fordeles over et større område. Hvor stort område en i praksis kan fordele spenningene over, kan det være ulike oppfatninger av.
Det kan i en del konstruksjoner være usikkert hva en skal bruke som nominell spenning sammen med SN-kurver, fordi spenningskonstrasjoner kan være inkludert i SN-kurven. En tilnærming kan være å beregne etter det som kalles en «hot spot» metode:
Elementinndeling lages med jevne overganger i størrelsen, der en unngår store sprang i størrelse. Videre er det en del forhold knyttet til vinklene i elementer og lengde-bredde-forholdet som må etterleves. Videre må modellen være stor nok til at resultatene ikke blir påvirket av randbetingelsene. Metoden er også følsom for elementstørrelsen og elementtypen. En bruker derfor ofte ikke elementer med sider som er større enn platetykkelsen, og for volumeelementer sider som er større enn halve platetykkelsen. Spenningene i hvert element blir så ekstrapolert til det punktet en ønsker å bestemme spenningen.
Å ta ut spenningen helt ved sveisetåa kan være unødig konservativt. Ved å ta ut spenningene en halv platetykkelse fra hot spot-punktet kommer en nærmere en riktig verdi.
Det er gunstig å oppdage slike sprekker så tidlig som mulig for å kunne redusere skadevirkningen. Sprekker som bruker lang tid til det er mulig å oppdage dem er ofte mindre farlige enn dem som går hurtig, selv om det ikke alltid er tilfelle som for sprø materialer. Dersom en oppdager sprekker er det vanlig å gjennomgå utmattingsanalysene på ny, eller å utføre nye med en større nøyaktighet. Skal en forhindre at sprekkene blir farlige er de mest vanlige tiltakene:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
