Кернеулердің шоғырлынуы

Көлденең қимасы айнымалы сырықтардың есептелуі қимасы тұрақты сырықтардың есептелуімен бірдей жүргізіледі. Көлденең қималарында тек қана бірқалыпты таралған тік кернеулер орын алады, ал бойлық қималар кернеуден бос деп есептеледі.

Сырықтың қимасы кенет өзгеретін жағдайда (ойық, қуыс, тесік және т.б. қасында), кернеулердің таралуы қарапайым созылуға сәйкес болмайды (13.1 сурет). Қарапайым созылу кезінде орын алатын кернеулердің бірқалыпты таралу заңынан қөлденең қиманың кенет өзгеретін орнының қасында ауытқуы кернеулердің шоғырлануы деп аталады. Кернеулердің шоғырлануы келесі арқылы білінеді:

а) көлденең қималарда σ таралуы бірқалыпты емес, олар қима өзгеретін орнының қасында ең үлкен мәндеріне ие болады;

б) көлденең және бойлық қималарында σ да, τ да болады.

Шоғырландырғыштардағы кернеулердің таралу заңын анықтау үшін серпімділік теориясының әдістері мен тәжірибелік әдістер қолданылады. Әдетте теориялық шоғырлану коэффициентін анықтайды α=σ_max/σ₀, ол қимадағы ең үлкен кернеу номинал σ₀=F/A_нетто кернеуден неше есе артық екенін көрсетеді. α мәндері анықтамаларда беріледі (ол тек қана шоғырландырғыштың геометриясына тәуелді).

α коэффициентін білу бөлшекті беріктікке есептеу үшін жеткіліксіз болады. Егер материал Гук заңына қирауға дейін бағынып тұратын болса, онда берік-тігі α есе төмеңдейтін бола-тын еді; бірақ практикада – α -дан аз есе төмендейді. Сондықтан тәжірибелік түрде тиімді шоғырлану коэффициенті анықталады, ол шоғырландырғышы бар үлгінің беріктік шегі шоғырландырғышсыз үлгінің беріктік шегінен неше есе аз болатынын көрсе-теді k_σ = σ_б/σ_бш. Пластикалық материалдан жасалған сырықтың статикалық жүктеме жағдайында беріктігін есептеу кезінде кернеулер шоғырлануы ескерілмейді, яғни k_σ =1 алынады және беріктік шарты осылай жазылады . Бұл пластикалық материалдың жүк көтеру қабілетінің тек қиманың барлық нүктелеріндегі кернеу σ_ақ мәніне жеткенде ғана жойыла-тынына байланысты. F күші жәймендеп өскенде максималды кернеу σ_ақ мәніне жеткеннен кейін, тесіктің қасындағы кернеулер, аққыштық шегінің ауданы өтілмей өсе алмайды, ал бойлық талшықтар еркін жағдайда секілді ұзара алмайды, өйткені олар қысылыңқы болады. Жүктеме өсуімен бойлық күш те өсу керек – ол σ < σ_т болатын талшықтардағы кернеулердің өсуі арқылы орындалады, сонда аққыштық аймағы, барлық нүктелерде σ=σ_т болғанға дейін артады, сонда жалпы аққыштық орын алады. Сонымен, шекті қалпының шынайы жағдайы кернеулер шоғырлануыны болмаған жағдайдағы қалпымен бірдей болады.

Морт материалдар үшін кернеулердің шоғырлануы бөлшектердің беріктігін біраз төмендетеді (мысалы, шыны кесу кезінде шыны кескіштің қалдырған сызығы шоғырландырғыш болып келеді).