应力集中的利用与避免

应力集中的利用与避免摘要应力集中是受力零件或构件在形状、尺寸急剧变化的局部出现应力显著增大的现象。

应力集中会引起脆性材料断裂；使物体产生疲劳裂纹，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

通过电测法、光弹性法、有限元法以及边界元法等实验手段测出物体的应力集中。

在日常生产生活中，可以通过相应实验及计算实现应力集中的利用与避免。

关键词应力集中应力集中系数应力测量应力计算应力集中是指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象。

对于由脆性材料制成的构件，应力集中现象将一直保持到最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。

对于由塑性材料制成的构件，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。

通过提高冶金质量、加工质量可有效减小应力集中。

小到零件制造（如齿轮加工）大到工程建设（如奥运会鸟巢建设）都要进行应力试验及计算。

如传动轴轴肩圆角、键槽、油孔和紧配合等部位，受力后均产生应力集中。

这些部位的峰值应力从集中点到邻近区的分布有明显的下降，呈现很高的应力梯度。

零件的早期失效常发生在应力集中的部位,因此了解和掌握应力集中问题，对于机械零件的合理设计和减少机械的早期失效有重要意义。

再如，划玻璃时把玻璃垫在桌边,就齐齐扳断,撕布时先剪一小口,就容易撕开；易拉罐开启部分的设计；桥梁设计，用ANSYS模拟钢筋混凝土梁两点对称加载，集中荷载如何布置才能避免应力集中造成混凝土过早破坏！等等，这些无一不涉及到集中应力。

弹性力学中的一类问题，应力在固体局部区域内显著增高的现象。

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；使物体产生疲劳裂纹。

在应力集中区域，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

局部增高的应力值随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。

1、螺纹联接的防松的原因和措施是什么?答：原因——是螺纹联接在冲击，振动和变载的作用下，预紧力可能在某一瞬间消失，联接有可能松脱，高温的螺纹联接，由于温度变形差异等原因，也可能发生松脱现象，因此在设计时必须考虑防松。

措施——利用附加摩擦力防松，如用槽型螺母和开口销，止动垫片等，其他方法防松，如冲点法防松，粘合法防松。

2、提高螺栓联接强度的措施答：（1）降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围：a，为了减小螺栓刚度，可减螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆，也可增加螺杆长度；b，被联接件本身的刚度较大，但被链接间的接合面因需要密封而采用软垫片时将降低其刚度，采用金属薄垫片或采用O形密封圈作为密封元件，则仍可保持被连接件原来的刚度值。

（2）改善螺纹牙间的载荷分布，（3）减小应力集中，（4）避免或减小附加应力。

3、轮齿的失效形式答：（1）轮齿折断，一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中，可分为过载折断和疲劳折断。

（2）齿面点蚀。

（3）齿面胶合。

（4）齿面磨损。

（5）齿面塑性变形。

4、齿轮传动的润滑答：开式齿轮传动通常采用人工定期加油润滑，可采用润滑油或润滑脂，一般闭式齿轮传动的润滑方式根据齿轮的圆周速度V的大小而定，当V<＝12时多采用油池润滑，当V>12时，不宜采用油池润滑，这是因为（1）圆周速度过高，齿轮上的油大多被甩出去而达不到啮合区，（2）搅由过于激烈使油的温升增高，降低润滑性能，（3）会搅起箱底沉淀的杂质，加速齿轮的磨损，常采用喷油润滑。

5、为什么蜗杆传动要进行热平衡计算及冷却措施答：由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。

措施：1）增加散热面积，合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片，2）提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在箱体油池内装设蛇形冷却水管。

材料力学应力集中知识点总结材料力学是研究材料的强度、刚度和稳定性等力学性能的科学。

在材料力学中，应力集中是一个重要的概念，指的是材料中某个区域的应力远高于周围区域的现象。

在实际工程中，应力集中会导致材料的破坏和失效。

本文将针对材料力学中的应力集中问题进行总结和探讨。

1. 应力集中的分类及原因(1) 平面应力集中：平面内某一点的应力值远大于其周围区域的现象。

(2) 空间应力集中：材料内部某一点的应力值远大于其周围区域的现象。

应力集中的原因主要有几个方面：几何形状、外界载荷和材料本身的性质。

2. 应力集中系数应力集中系数是衡量应力集中程度的参数。

对于某些典型几何形状，应力集中系数已有经验公式。

例如，对于圆孔应力集中系数为3，对于V形切口应力集中系数为2等。

3. Kt因子Kt因子是应力集中系数的一种常用形式，通过Kt因子可以计算出应力集中区域的应力。

Kt因子与几何形状和载荷有关。

常见的材料标准中往往给出了不同几何形状的Kt因子数值。

4. 应力集中的影响应力集中会导致材料的破坏和失效，主要表现为以下几个方面：(1) 应力集中引起的局部应力过大，可能导致材料发生塑性变形或断裂。

(2) 应力集中可能导致疲劳寿命的降低，引起疲劳断裂。

(3) 应力集中可能导致材料的强度和刚度下降，影响结构的稳定性。

5. 应力集中的改善措施为了减小或避免应力集中，可以采取以下的改善措施：(1) 合理设计和优化几何形状，避免出现应力集中的部位。

(2) 利用合适的材料，提高材料的强度和韧性，减少应力集中的影响。

(3) 在应力集中区域设置适当的补强措施，如添加加强结构或补强材料。

6. 数值模拟方法与应力集中数值模拟方法，如有限元分析，可以帮助工程师预测和分析应力集中问题。

通过数值模拟，可以获得应力集中区域的应力分布情况和应力集中系数，从而指导实际工程中的设计和改进。

总结：材料力学中的应力集中是一个重要而复杂的问题，在工程实践中具有重要的意义。

纳微结构动力学的研究及其在材料科学中的应用随着科学技术的不断发展，纳米尺度的材料在物理、化学、生物等领域中得到越来越广泛的应用。

纳米材料的制备、性质控制以及应用研究成为当今材料科学领域的研究热点。

纳微结构动力学研究的出现，为我们深入探究纳米材料的性质和应用提供了新的思路和方法。

一、纳微结构动力学的研究纳微结构动力学是一种用于研究材料力学行为的方法，其研究对象是纳米尺度的材料结构变化过程。

它包括了材料的原子层面、晶界、位错、裂纹、纳米混合材料等层面，对于纳米尺度材料的研究起到了至关重要的作用。

在纳微结构动力学中，改变材料的宏观结构是在原子尺度上进行的。

它利用了分子动力学、蒙特卡罗等多种数学模型，将传统力学中的连续物理量（特别是应力）转化为微观物理量，比如原子的受力和受力后的位移。

在计算力学分析中，通过计算求解不同时间以及复杂环境下材料结构和力学行为的变化，可以推断材料在纳米尺度上的性质，改善材料的力学性质，缩短材料失败时间，提升材料设计品质等。

目前通常使用的纳微结构动力学模型和方法包括分子动力学模拟、格子Boltzmann模型、序参量、有限元法、相场法、位力场法、景厚模型等。

这些模型适用于研究特殊材料的设计以及材料结构在纳米尺度下的变化规律。

二、纳微结构动力学在材料科学中的应用1、纳米材料制备在材料科学领域中，纳微结构动力学研究为纳米材料的制备提供了新思路和方法。

目前许多纳米材料制备技术主要基于化学合成方法，而纳微结构动力学模型的出现为纳微尺度下材料的制备提供了新的思路，例如利用位力场计算方法中的变形结构和处理方法，可以实现纳米结构的制备。

2、材料性能研究纳微结构动力学模型在材料性能研究中具有重要的应用。

例如，对于材料的力学性能研究中，纳微动力学模型可以用于计算材料的断裂张弛强度、变形极限，提高材料的力学性能。

同时，它也可用于研究在该尺度下材料其他性质，例如热膨胀、电阻率、导热率、界面强度和原子扩散等等。

应力吸收层（也称同步碎石封层）的应用及施工工艺简要说明
1）应力吸收层的作用：
①路面结构的防水粘结层、应力消减层；
②加强层间的粘结：新旧路面的粘结、AC与桥面的粘结、上下面层的粘结；
③加强路面防水：有效防止水渗入到中面层及以下基层；
④应力消减层：防止或延缓反射裂缝的产生。

2）应力吸收层沥青及混合料性质
应力吸收层可以使用不同类型的沥青结合料，如纯沥青、聚合物改性沥青（SBR或SBS聚合物改性沥青）或乳化沥青，对碎石的要求，可根据路面状况对路面使用功能的要求，碎石可分为2～4mm、4～6mm、6～10mm、10～14mm不等。

其混合料的主要技术指标如下：
应力吸收层结合料技术指标表1
3）应力吸收层的功效
应力吸收层具有良好的消解水泥稳定基层应力集中现象，可有效地防止稳定层由于温缩而引起的加铺层反射裂缝。

其良好的弹性和抗疲劳性能可使水平位移在较宽的范围内分散，使裂缝不会很快失稳扩展，延缓裂缝反射的速度。

4）施工工艺及设备
应力吸收层，即同步碎石封层是指利用同步碎石封层机将沥青结合料的喷洒及骨料的撒布同时进行，是沥青结合料与骨料之间有最充分的接触，已达到它们之间最大限度的粘结度。

使用同步碎石封层技术对路面进行养护，是延长路面使用寿命最经济可行的办法之一。

同步碎石封层工艺一般采用二次封层。

第一次用6～10mm、10～14mm粗碎石形成骨架，第二次用2～4mm嵌缝。

两次封层后，可用胶轮压路机碾压，也可通过自然行车碾压。

供热管道冷安装无补偿直埋敷设技术的应用摘要：在没有补偿的情况下，直埋管的安装和布置方式采用了先进的应力分析，得到了国内外取暖界的普遍认可，已经是非常成熟的技术。

我们相信，今后在实际应用过程中，认真对待所有细节，掌握工程质量，在没有补偿的情况下，直埋热管技术将在节能减排过程中发挥巨大作用。

关键词：供热管道；冷安装无补偿直埋敷设技术；应用引言通过压力管网试验，采用非补偿布置方式，不仅减少了管网补偿装置的初期投资，还减少了管网的危险点，提高了管网的安全性和稳定性。

因此，无补偿制冷安装方式有助于直埋管网技术的发展，在国外直接供热管网建设中具有应用价值。

1供热管道冷安装工程概况某城市乡镇拟利用余热进行集中供热，现需要对集中供热管道进行设计并安装施工。

根据设计方案，采用的是双管闭式枝状布置系统，对于一次网管线拟采用冷安装无补偿直埋敷设技术，其中使用的管道为预制直埋保温管，管网整体结构简单、方便后续运行管理，且整个工程项目造价比较低。

根据设计方案，一次管网的温度差为30℃，其中供水温度和回水温度分别为80℃和50℃。

集中供热共设置了三条主管网。

2无补偿冷安装直埋技术的优势与不足2.1无补偿冷安装直埋技术的优势2.1.1管网布置形式简单在供热管网进行工作的时候，它所处的温度范围内是不需要设置补偿器来提高供热管网的强度的，从管网强度的角度考虑，供热管网中可不设置补偿器。

但由于些管件的强度或对其热位移的限制，有可能设置少量补偿器及固定墩。

因此，管网占空间小，布置形式简单。

2.1.2投资较少对于供热管网的投资包含很多内容，其中有管网在运行过程中所产生的费用、设备在进行更新时也会有费用产生以及在建设管网时也会产生费用，在建设过程中所产生的费用最多，比如，管网的采购、安装、回填或是保温等施工都需要一定的费用。

以某建设供热管网工程时，采用无补偿冷安装直埋敷设的工程总造价比采用有补偿直埋敷设节约总投资的15%左右，由于减少或不采用补偿器，降低了管网的阻力，约能减少管网阻力的30%，有利于节能运行。

2024年一级建造师考试《市政公用工程管理与实务》模拟试题及答案解析（一）一、单项选择题（共20题，每题1分。

每题的备选项中，只有1个最符合题意）1．水泥混凝土路面的纵向接缝是根据（）设置的。

A．路面宽度B．施工铺筑宽度C．路面宽度及施工铺筑宽度D．单幅可变宽度【参考答案】C【参考解析】纵向接缝是根据路面宽度和施工铺筑宽度设置。

一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置带拉杆的平缝形式的纵向施工缝。

一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置带拉杆的假缝形式的纵向缩缝，纵缝应与线路中线平行。

2．下列不符合无机结合料稳定基层特点的是（）。

A．结构较密实B．孔隙率大C．透水性较小D．水稳定好【参考答案】B【参考解析】目前大量采用结构较密实、孔隙率较小、透水性较小、水稳性较好、适宜于机械化施工、技术经济较合理的水泥、石灰及工业废渣稳定材料施工基层，这类基层通常被称为无机结合料稳定基层。

3．重力式挡土墙平衡土压力主要是靠（）。

A．自重B．墙底板反力C．扶壁D．墙趾板【参考答案】A【参考解析】重力式挡土墙依靠墙体的自重抵抗墙后土体的侧向推力（土压力），以维持土体稳定，多用料石或混凝土预制块砌筑，或用混凝土浇筑，是目前城镇道路常用的一种挡土墙形式。

4．围堰高度应高出施工期可能出现的最高水位（）m。

A．0.5－0.7米B．0.3－0.5米C．1.5米D．1.0米【参考答案】A【参考解析】围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位（包括浪高）0.5～0.7m。

5．有关钢梁安装要求，下列说法中有误的是（）。

A．钢梁采用高强度螺栓连接前，应复验摩擦面的抗滑移系数B．施拧顺序应板束刚度小，缝隙小的位置开始C．施拧时，不得采用冲击拧紧和间断拧紧D．全桥的螺栓的穿入方向应该一致【参考答案】B【参考解析】B选项错误；施拧顺序为从板束刚度大、缝隙大处开始，由中央向外拧紧，并应在当天终拧完毕。

6．管涵的沉降缝应当设置在（）。

A．管节中部B．管节接缝处C．基础每隔10米处D．水位陡变处【参考答案】B【参考解析】管涵的沉降缝应设在管节接缝处7．钻孔灌注桩施工中灌注水下混凝土时，导管底端至孔底的距离应为（）m。

冲压模具下料设计一、下料设计的目标下料设计的目标主要有两个方面。

第一是节约材料，通过合理的下料方式，将材料的损耗降至最低，从而降低生产成本。

第二是提高模具的使用寿命，通过适当的下料方式，避免材料在下料过程中的过度应力集中和变形，从而延长模具的使用寿命。

二、下料设计的原则1.合理利用材料：在下料设计中，要充分考虑模具材料的规格和成本，尽量避免浪费。

可以通过合理的排料方式，减少剩余材料的大小和数量。

2.减少切割次数：在下料设计中，应该尽量减少切割次数。

切割次数越多，材料的变形和应力集中的可能性就越大，从而影响模具的使用寿命。

3.避免过度应力集中：在下料设计中，应该避免材料的过度应力集中，尽量使切割线分布均匀，避免在一个局部区域集中切割。

这样可以减少材料的变形和损坏的可能性。

4.考虑模具的结构和制造工艺：在下料设计中，要考虑模具的结构和制造工艺，尽量选择合适的下料方式，减少模具的制作难度和成本。

三、下料设计的步骤1.确定下料方式：在进行下料设计之前，需要根据产品尺寸、形状和材料特性等因素，确定合适的下料方式。

常用的下料方式有直线下料、曲线下料、梯形下料等。

2.制定下料方案：在确定下料方式之后，需要制定下料方案。

根据产品的切割线和模具的结构，确定切割线的位置和方向。

同时，需要考虑材料的浪费程度和模具的制作成本。

3.进行下料计算：根据下料方案，进行下料计算。

根据模具的尺寸和切割线的位置，计算出材料的尺寸和剩余材料的大小。

同时，需要考虑模具的套料率和下料效率。

4.制作样板：根据下料计算的结果，制作下料样板。

样板可以用来检查下料方案的合理性和准确性，以及模具的制作难度和成本。

5.优化下料方案：根据制作样板的情况，对下料方案进行优化。

通过调整切割线的位置和方向，使剩余材料的大小和数量减少，从而节约材料和降低生产成本。

总之，冲压模具下料设计是冲压模具制作过程中的重要环节。

合理的下料设计可以节约材料、降低成本、提高生产效率和模具的使用寿命。

无缝线路应力放散方法无缝线路应力放散方法是指在无缝线路的使用过程中，通过一系列的措施和方法，将线路中的应力逐渐释放，以保证线路的稳定性和安全性。

下面将详细介绍几种常见的无缝线路应力放散方法。

1. 线路设计优化：在无缝线路的设计过程中，可以通过合理的线路布置和结构设计来减小线路的应力集中。

例如，合理选择线路的走向和曲线半径，避免过大的曲率变化；合理设置线路的支柱和固定点，以减小线路的挠度和应力集中。

2. 线路材料选择：无缝线路的材料选择也对应力放散起着重要的作用。

选择高强度、耐腐蚀、耐疲劳的材料，可以减小线路的应力集中，并提高线路的使用寿命。

3. 线路施工控制：在无缝线路的施工过程中，应注意控制施工质量，避免施工过程中产生过大的应力。

例如，在线路的焊接过程中，应控制焊接温度和焊接速度，避免产生过大的热应力；在线路的安装过程中，应注意控制线路的张力，避免产生过大的拉应力。

4. 线路维护保养：无缝线路的维护保养也是应力放散的重要环节。

定期检查线路的状态，及时发现并修复线路中的损伤和缺陷，可以减小线路的应力集中，并延长线路的使用寿命。

例如，定期检查线路的焊缝和支柱连接处，及时修复焊缝的裂纹和支柱的松动。

5. 线路监测技术：利用现代化的线路监测技术，可以实时监测线路的应力状态，及时发现并处理线路中的应力集中问题。

例如，利用应变传感器和温度传感器等监测设备，可以实时监测线路的应变和温度变化，及时发现线路中的应力集中和热应力问题。

综上所述，无缝线路应力放散方法包括线路设计优化、线路材料选择、线路施工控制、线路维护保养和线路监测技术等多个方面。

通过合理的设计、选择优质的材料、控制施工质量、定期维护保养和利用现代化的监测技术，可以有效地减小线路的应力集中，提高线路的稳定性和安全性。

热处理状态的焊接件应力集中检测热处理状态的焊接件应力集中检测是指在焊接工艺完成后，通过合适的手段和方法，对焊接工件进行应力集中检测的过程。

焊接件在焊接过程中，由于热输入、冷却过程和焊接残余应力的引起，容易产生应力集中，从而影响焊接件的安全可靠性。

需要对热处理状态的焊接件进行应力集中检测，以提早发现潜在的问题，采取合适的措施加以解决。

1. 应力计测定法：这是一种常见的方法，通过在焊接件表面安装应力计，测定焊接点的应力大小。

该方法对于应力分布均匀的焊接件效果较好，但对于应力分布不均匀的焊接件则可能有一定的局限性。

2. 应力释放法：这是一种通过恢复焊接件在焊接前的初始应力状态来检测应力集中的方法。

具体操作是在焊接件进行焊接前，对其进行应力释放处理，使其回归到初始应力状态。

然后通过比较焊接前后的应力状态差异来判断应力集中的程度。

3. X射线衍射法：这是一种较精确的方法，通过进行射线衍射实验，分析焊接件材料的晶体结构和晶格常数来测定焊接点的应力大小。

该方法需要较为复杂的设备和操作，但可以得到较为准确的应力数据。

4. 磁力法：这是一种利用磁场来测定焊接件应力集中的方法。

具体操作是通过在焊接件表面产生磁场，然后通过磁力传感器测量磁场的变化来得到应力集中的信息。

这种方法操作简单，但适用性有一定的限制。

5. 超声波检测法：这是一种利用超声波来检测焊接件中应力集中情况的方法。

具体操作是通过超声波探头的放射和接收，测定焊接件中超声波的传播速度和幅度变化来判断应力集中的程度。

这种方法非破坏性，操作简便，但对焊接件材料的物理性质有一定的要求。

热处理状态的焊接件应力集中检测是一项非常重要的工作。

通过合适的方法来检测应力集中情况，可以提早发现问题，采取措施加以解决，从而保证焊接件的安全可靠性。

不同的方法有各自的特点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的方法进行检测。

需要注意检测过程中的操作规范和安全措施，确保检测结果的准确性和可靠性。