Sprieguma koncentrācija ir parādība, kad lokalizētais spriegums pēkšņi palielinās pēkšņu daļas formas izmaiņu vai materiāla pārtraukumu vietās.
Faktiskajās detaļu konstrukcijās funkcionālās prasības bieži rada iegriezumus, piemēram, caurumus, rievas, atslēgas rievas, vītnes un plecus, izraisot pēkšņas izmaiņas detaļas šķērsgriezuma{0}}izmēros vai formā, tādējādi pastiprinot spriedzes koncentrāciju šajos iegriezumos. Jo krasākas ir šķērsgriezuma -izmēru izmaiņas, jo lielāka ir stresa koncentrācija.
Pareiza iecirtumu konstrukciju projektēšana ir ļoti svarīga, lai uzlabotu detaļu noguruma izturību. Ja detaļas struktūra atļauj, galvenais pasākums ir šķērsgriezuma izmēru izmaiņu samazināšana līdz minimumam (4.3.–41. attēlā parādīta sprieguma koncentrācija plāksnēm vai vārpstām ar dažādu iecirtumu formu spriedzes apstākļos).
[Attēls]
Sprieguma koncentrācija vārpstas daļās un samazināšanas pasākumi
1. Sprieguma koncentrācija vārpstas daļās:
Vārpstas, kas pakļautas lieces momentam un griezes momentam, piedzīvos lieces un bīdes sprieguma koncentrāciju punktos, kur lokāli mainās šķērsgriezuma forma un izmēri (4.3.-42. attēls). Šo koncentrāciju lielums ir atkarīgs no iecirtuma formas, izmēra un sprieguma veida.
[Attēls]
2. Stresa koncentrācijas faktors:
Maksimālā lokālā sprieguma attiecību sprieguma koncentrācijas punktā pret nominālo spriegumu sauc par teorētisko sprieguma koncentrācijas faktoru.
Tiek uzskatīts, ka materiāla īpašību un slodzes veida ietekme uz sprieguma koncentrāciju raksturo patieso noguruma stiprības samazināšanos. Ja materiāls, slodzes apstākļi un absolūtie izmēri ir vienādi, efektīvais sprieguma koncentrācijas koeficients ir vienāds ar gluda parauga noguruma robežas attiecību pret parauga ar sprieguma koncentrāciju, ti:
[Attēls] Ja vienā aprēķina sadaļā ir vairāki dažādi sprieguma koncentrācijas avoti, stiprības aprēķinā tiek ņemta maksimālā vērtība. Sprieguma koncentrācijas koeficienta vērtības parastajām iecirtumu formām ir parādītas tabulā zemāk (4.3-4. Tabula Liekšanas sprieguma koncentrācijas faktora un bīdes sprieguma koncentrācijas koeficienta vērtības):
[Attēls] [Attēls] 3. Strukturālie pasākumi sprieguma koncentrācijas samazināšanai vārpstas daļās:
Pleci: var izmantot dažādas filejas pārejas formas (4.3.-43. attēls), piemēram, pēc iespējas lielākā izmēra vai taisnu līniju filejas (attēls a), filejas, kas veidotas pēc eliptiskām līknēm (b attēls), filejas, kas sastāv no vairākiem lokiem (attēls c, d), un ieliektas filejas struktūras, (attēli); rievu pievienošana vai noņemšana fileju tuvumā var efektīvāk samazināt sprieguma koncentrācijas faktoru.
Attēls
**Ekrāna atslēga uz vārpstas:** sprieguma koncentrācijas koeficients atslēgas rievai, kas apstrādāts ar diska frēzi, ir aptuveni par 20% zemāks nekā tam, kas apstrādāts ar frēzfrēzi (4.3.-44. attēls, attēls a ir nepamatots, b attēls ir saprātīgs).
**Attēls:** Vārpstas{0}}Rumbas traucējumu savienojuma savienojums: ja vārpsta ir garāka par rumbu, vārpstas daļa, kas atrodas ārpus rumbas, kavē tās daļas saspiešanu rumbas iekšpusē, kā rezultātā radiālais spiediens tiek sadalīts nevienmērīgi visā kontakta garumā (4.3.-45. attēls), izraisot sprieguma koncentrāciju uz vārpstas.
**Attēls:** Lai samazinātu spriedzes koncentrāciju, var veikt šādus strukturālus pasākumus (4.3. attēls-46): Nepieguļošās daļas vārpstas diametrs parasti ir mazāks par stiprinājuma vārpstas diametru (attēls a: pakāpju vārpsta); pievienotajai daļai pievienot izkraušanas rievas (b attēls); mašīnas izkraušanas rievas uz norobežojošās daļas (c attēls).
Attēls
Satura avots: Wen Bangchun, *Mehāniskā dizaina rokasgrāmata*, 6. izdevums, 1. sējums, 4. sadaļa: Mehānisko komponentu strukturālā projektēšana, 3. nodaļa: Strukturālā projektēšana, lai atbilstu darba jaudas prasībām, 1.3.2. Sprieguma koncentrācijas samazināšana (pp{5}})
Papildu lasīšana:
Stresa koncentrācija inženierzinātnēs nav pilnībā "negatīva parādība". Aktīvi izmantojot tās principus, var sasniegt konkrētus mērķus materiālu apstrādē, konstrukciju projektēšanā un funkcionālajās ierīcēs. Tās galvenā pielietojuma loģika ir: projektējot lokālas konstrukcijas (piemēram, iegriezumus, asus stūrus un caurumus), spriegums tiek koncentrēts iepriekš noteiktā apgabalā, tādējādi kontrolējot materiāla deformāciju, lūzumu vai sasniedzot funkcionalitāti, izvairoties no konstrukcijas bojājumiem sprieguma koncentrācijas dēļ neparedzētās vietās. Tālāk ir norādīti tās galvenie piemērošanas scenāriji un principi.
I. Materiālu apstrāde un formēšana: "kontrolējama lūzuma" sasniegšana ar stresa koncentrāciju
Materiāla griešanas, atdalīšanas vai formēšanas laikā sprieguma koncentrācija var samazināt apstrādes grūtības, panākot precīzu un efektīvu materiālu apstrādi, izvairoties no sarežģītām tradicionālās apstrādes procedūrām.
1. Stikla griešana (visparastākais pielietojums)
Princips: Stikls ir trausls materiāls, kas ārēja spēka ietekmē viegli plaisā sprieguma koncentrācijas zonās. Griešanas laikā uz stikla virsmas vispirms tiek izveidots niecīgs iegriezums, izmantojot dimanta griezēju. Spriegums pie iecirtuma koncentrēsies dramatiski (ārkārtīgi augsts stresa koncentrācijas faktors). Pēc tam gar iecirtumu tiek pielikts neliels lieces spēks. Molekulārās saites sprieguma koncentrācijas zonā pārtrūkst, ļaujot stiklam precīzi atdalīties gar iecirtumu, kā rezultātā tiek iegūts tīrs griezums bez pārmērīgas sadrumstalotības.
Pielietojuma scenāriji: Mobilo tālruņu ekrānu, arhitektonisko stiklu un optisko lēcu griešana, aizstājot tradicionālo abrazīvo disku griešanu (kas viegli veido urbumus un sabojā stikla virsmu).
2. Robotās stiepes pārbaude un paraugu sagatavošana metāliskiem materiāliem
Princips: pārbaudot metālisku materiālu mehānisko īpašību (piemēram, stingrību plīsumā un noguruma stiprību), ir jāsagatavo paraugi ar standarta ierobām (piemēram, V-norobām vai U-izrobām). Sprieguma koncentrācija pie iecirtuma simulē faktiskās struktūras vājos punktus, izraisot parauga lūzumu galvenokārt iecirtumā spriedzes vai noguruma slodzes ietekmē. Tas ļauj precīzi izmērīt materiāla lūzuma pretestību stresa koncentrācijas apstākļos, nodrošinot datu atbalstu konstrukcijas projektēšanai.
Pielietojuma scenāriji: aviācijas un kosmosa titāna sakausējumu un augstas -izturības tērauda mehānisko īpašību pārbaude, nodrošinot materiālu drošību faktiskajās konstrukcijās (piemēram, skrūvju caurumos un metinātās šuves).
3. Zīmogošana un tukšošana
Princips: lokšņu metāla štancēšanai (piemēram, izgatavojot blīves, korpusus) vai noformējot (atdalot detaļu sagataves) presēšanas griešanas mala ir veidota ar asiem stūriem vai lokāliem iegriezumiem, lai koncentrētu spriegumu lokalizētajā zonā, kur lokšņu metāls saskaras ar griešanas malu. Kad spriegums pārsniedz materiāla tecēšanas robežu, lokšņu metāls precīzi atdalīsies vai deformēsies gar griešanas malas kontūru, samazinot materiāla atkritumus un uzlabojot apstrādes efektivitāti.
Pielietojuma scenāriji: automobiļu virsbūves štancēšanas detaļu un elektronisko komponentu korpusu masveida ražošana.
II. Strukturālais dizains: "Funkciju un drošības" optimizēšana, izmantojot stresa koncentrāciju
Konstrukciju projektēšanā, aktīvi iestatot sprieguma koncentrācijas zonas, var panākt "virziena aizsardzību" vai "funkcionālu iedarbināšanu", neļaujot kopējai konstrukcijai sabojāties nekontrolējamas sprieguma koncentrācijas dēļ.
1. Drošības struktūra: kūstoši aizbāžņi un plīsuma diski (spiedientvertņu aizsardzība)
Princips: Spiedientvertnēm (piemēram, katliem un gāzes baloniem) ir jānovērš sprādzieni, ko izraisa pārmērīgs iekšējais spiediens. Kūstoši aizbāžņi (izgatavoti no sakausējumiem ar zemu-kušanas punktu-) vai plīsuma diski (plānas metāla loksnes) ir paredzēti lokālos vājos konteineru apgabalos (piemēram, vietās ar samazinātu biezumu vai iepriekš-ieplaisājušiem posmiem), kur sprieguma koncentrācijas koeficients ir daudz augstāks nekā citās vietās. Kad iekšējais spiediens pārsniedz drošu vērtību, spriegums vājajā zonā vispirms sasniedz materiāla lūzuma robežu, izraisot kausējamā aizbāžņa kušanu vai plīsuma diska pārrāvumu, atbrīvojot spiedienu un pasargājot konteineru no sprādziena.
Pielietojuma scenāriji: ķīmiskie reaktori, automobiļu gaisa kondicionēšanas caurules, drošības ierīces ugunsdzēšamos aparātos.
2. Mehāniskie savienojumi: skrūvēm un kniedēm pret-atslābšanu
Princips: skrūvju vai kniedes vītņu saknes un galvas pārejas ir veidotas ar noapaļotiem stūriem (nevis asiem stūriem), taču dažos gadījumos tiek apzināti saglabāta neliela "sprieguma koncentrācijas iezīme" (piemēram, maza rādiusa loka pie vītnes saknes). Šis dizains ļauj sprieguma koncentrācijas zonai nedaudz plastiski deformēties, kad skrūve tiek pakļauta vibrācijas slodzei, tādējādi palielinot berzi starp vītnēm un novēršot skrūves atslābšanu; tajā pašā laikā iepriekš-noteiktā sprieguma koncentrācijas apgabals neļauj spriegumam pāriet uz skrūves kāta vidu (kas var viegli izraisīt vispārēju lūzumu).
Pielietojuma scenāriji: automobiļu dzinēju skrūves, savienojošie komponenti kosmosa iekārtās. 3. Ēkas konstrukcija: seismisko savienojumu enerģijas izkliedes projektēšana
Princips: ēkās, kas atrodas zemestrīcēm pakļautās vietās (piemēram, karkasa konstrukcijās), siju -kolonnu savienojumi ir ar nolūku veidoti kā lokāli vājas vietas (piem., samazinot savienojuma šķērsgriezumus, izveidojot izplešanās šuves). Sprieguma koncentrācija izraisa šuvju plastisko deformāciju seismisko slodžu ietekmē, absorbējot seismisko enerģiju ("enerģijas izkliedi"), tādējādi aizsargājot galvenās konstrukcijas sastāvdaļas, piemēram, sijas un kolonnas, no trausliem lūzumiem un uzlabojot ēkas seismisko pretestību.
Pielietojuma scenāriji: augstceltņu un tiltu{0}}seismiskā projektēšana.
III. Īpašas funkcionālas ierīces: veiktspējas regulēšana, izmantojot stresa koncentrāciju
Precīzijas ierīcēs vai funkcionālajos materiālos sprieguma koncentrāciju var izmantot, lai regulētu materiāla fizikālās īpašības (piemēram, elektriskās un optiskās īpašības), lai sasniegtu noteiktas funkcijas.
1. Sensori: Sprieguma sensoru jutīgo elementu dizains
Princips. Sprieguma sensora (piemēram, deformācijas mērītāja vai spiediena sensora) kodols ir “jutīgs elements” (piemēram, metāla folija vai pusvadītāju materiāls), kura virsma ir veidota ar sietu{0}}līdzīgu konstrukciju vai struktūru ar sīkiem iegriezumiem. Kad tas tiek pakļauts ārējam spiedienam vai deformācijai, sprieguma koncentrācija iecirtumā pastiprina materiāla deformāciju (vai pretestības maiņu), padarot sensoru jutīgāku pret nelielu spriegumu un uzlabojot noteikšanas precizitāti.
Pielietojuma scenāriji: Automobiļu riepu spiediena sensori, spiediena kontrole rūpnieciskajās iekārtās, pulsa sensori medicīnas jomā.
2. Mikroelektroniskās ierīces: elastīgās elektronikas “izstiepjams dizains”
Princips: elastīgai elektronikai (piemēram, ķēdēm valkājamās ierīcēs) ir jāsaglabā funkcionalitāte, kad tā ir saliekta un izstiepta. Metāla stieples ķēdē ir veidotas ar viļņainiem vai mikro{1}}līmes punktiem. Sprieguma koncentrācija šajos punktos izkliedē kopējo spriegumu stiepšanās laikā, neļaujot vadiem pārtrūkt pārmērīgas stiepšanās dēļ. Vienlaikus lokalizēta deformācija sprieguma koncentrācijas zonā ļauj vadiem pielāgoties elastīgā pamatnes deformācijai, nodrošinot ķēdes nepārtrauktību.
Pielietojuma scenāriji: Shēmas dizains viedajām rokassprādzēm un elastīgiem displejiem.
3. Lūzumu mehānikas pētījumi: plaisu izplatīšanās "vadāmi norādījumi"
Princips: lūzumu mehānikas eksperimentos, iepriekš izgatavojot noteiktas formas plaisas (piemēram, iekļūstošas plaisas vai virsmas plaisas) uz materiāla virsmas, plaisas izplatīšanās likuma pētīšanai izmanto sprieguma koncentrāciju plaisas galā (spriegums plaisas galā teorētiski tiecas līdz bezgalībai). Šis pētījums sniedz teorētisku pamatu "strukturālās dzīves prognozēšanai" kosmosa, kodolenerģijas un citās jomās (piemēram, prognozējot plaisu izplatīšanās ātrumu lidmašīnas spārnos, lai izvairītos no pēkšņiem lūzumiem).
IV. Lietošanas pamatprincipi: "vadāmība" un "izvairīšanās no negatīvām sekām"
Lai gan sprieguma koncentrācijai ir daudz pielietojumu, visu lietojumu pamatā ir **"proaktīva konstrukcija un precīza kontrole"**, un ir jāizvairās no "neparedzētas sprieguma koncentrācijas", ko izraisa nepareiza konstrukcija (piemēram, asi stūri konstrukcijā vai nepulētas metinātas šuves, kas var izraisīt priekšlaicīgu konstrukcijas bojājumu). Pamatprincipi ietver:
**Sprieguma koncentrācijas apgabalu noteikšana:** izmantojot tādus rīkus kā galīgo elementu analīze (FEA), precīzi aprēķiniet sprieguma koncentrācijas koeficientu, lai nodrošinātu, ka sprieguma koncentrācija notiek tikai iepriekš noteiktās vietās;
**Atbilstošās materiāla īpašības:** Trausli materiāli (piemēram, stikls un keramika) ir piemēroti sprieguma koncentrācijas izmantošanai, lai panāktu lūzumu (piemēram, griešanai), savukārt kaļamie materiāli (piemēram, metāli) ir piemēroti sprieguma koncentrācijas izmantošanai, lai panāktu plastisku deformāciju (piemēram, seismiskos savienojumus);
Izvairīšanās no pārmērīgas koncentrācijas: Pat iepriekš noteiktās sprieguma koncentrācijas zonās sprieguma gradients ir "jāmazina", izmantojot tādas metodes kā noapaļoti stūri un pārejas struktūras, lai novērstu priekšlaicīgu materiāla bojājumu normālos darbības apstākļos.
Rezumējot, spriedzes koncentrācijas piemērošanas būtība ir "nelabvēlību pārvēršana priekšrocībā"-ar precīzu konstrukcijas dizainu, stress tiek novirzīts uz kontrolējamu zonu, sasniedzot gan apstrādes, gan drošības, gan funkcionālos mērķus, vienlaikus nodrošinot kopējo konstrukcijas uzticamību. Šī ir viena no mūsdienu inženiertehniskā dizaina neaizstājamām pamatidejām.
Ikdienas dzīvē stresa koncentrācija ir ļoti izplatīta parādība gan kā "dabiska parādība", ko izraisa konstrukcijas projektēšana, gan gadījumos, kad cilvēki aktīvi izmanto tās principus problēmu risināšanai. Šie piemēri būtībā ietver vietējos strukturālos elementus (piemēram, iegriezumus, asus stūrus un caurumus), kas maina sprieguma sadalījumu, izraisot spriedzes koncentrēšanos noteiktās vietās, izraisot deformāciju, lūzumu vai specifiskas funkcijas. Tālāk sniegtajā analīzē, kas iedalīta trīs veidos-"Ikdienas priekšmetu lietošana", "Ikdienas dzīves scenāriju parādības" un "Aktīvās izmantošanas scenāriji"-, tiek izmantoti specifiski gadījumu pētījumi.
I. Ikdienas priekšmeti: stresa koncentrācija strukturālas konstrukcijas dēļ (viegli aizmirst)
Šajos piemēros preces lokālā struktūra (piemēram, iegriezumi, caurumi un asi stūri) ir spriedzes koncentrācijas "avots", kas bieži vien izraisa nodilumu un lūzumus noteiktās vietās. To var arī apzināti izstrādāt dizainers, lai sasniegtu noteiktu funkciju.
1. Plastmasas pudeles/skārdenes: viegli-atverams-dizains pudeles kakla un izvelkamas
Stresa koncentrācijas punkti
: "Asaru sloksne", kas savieno plastmasas pudeles vāciņu un korpusu (ar nelielu iegriezumu); laukums zem kārbas vilkšanas cilpas (maza,{0}}saspiesta rieva).
Attēls
Princips: iecirtums plīsuma sloksnē koncentrē spriegumu pie iecirtuma,{0}}kad velkam plīsuma sloksni, mums nav jāpielieto pārāk daudz spēka; plastmasa pie roba saplīsīs sprieguma dēļ, kas pārsniedz tās stiprības robežu, viegli atverot pudeles vāciņu. Tas pats princips attiecas uz rievu zem kārbas vilkšanas mēlītes; kad cilne tiek nospiesta, spriegums koncentrējas pie rievas, izraisot alumīnija loksnes "lūzšanu", padarot to viegli atveramu.
Dzīves pieredze: ja plīsuma sloksnei nav iecirtuma (vai iecirtums ir nodilis), plastmasas pudeles atvēršana kļūst ļoti sarežģīta, jo tai trūkst stresa koncentrācijas "palīdzības".
2. Papīra/plastmasas maisiņi: malu iegriezumu "viegli-noplīsums".
Stresa koncentrācijas punkti: "robains iegriezums" uz lielveikala plastmasas maisiņa roktura, "asaru līnijas" (mazu caurumu rinda) uz piezīmju grāmatiņas papīra malas.
Attēls
Princips: papīrs vai plastmasas maisiņi ir elastīgi materiāli, taču robi/caurumi to malās maina sprieguma sadalījumu,{0}}kad velkam gar ierobu, spriegums koncentrējas iecirtuma galā (vai vājajā zonā starp caurumiem), izraisot materiāla pārrāvumu pa iepriekš noteiktu ceļu, izvairoties no "greizas" plīsuma.
Pretpiemērs
Ja plastmasas maisiņā nav iecirtumu, velkot tieši aiz roktura, spriedze tiks sadalīta pa visu roktura laukumu, padarot to vairāk pakļauti roktura saplēšanai kopumā (nevis tīri salūzt gar malu).
3. Apģērbs/audums: "Vieglas nolietošanās problēmas" pogcaurumos un šuvēs
Stresa koncentrācijas punkti
Pogcaurumi apģērbā (ar perforētām malām) un šuvju un auduma savienojuma vieta ("lokalizētie koncentrācijas punkti", ko veido šuves).
Attēls
Princips
Pogcaurumi ir "caurumi" audumā. Uzliekot vai noņemot pogas, pogas spiediens uz cauruma malu koncentrē spriegumu ap caurumu; šuvēs berzes un vilkšanas starp diegu un audumu dēļ spriegums koncentrējas adatas cauruma tuvumā, caur kuru vītne iziet. Laika gaitā šīs vietas ir pakļautas nodilumam (piem., palielināti pogcaurumi, saraušanās vai caurumi audumā pie šuvēm).
Līdzekļi
Daudzām drēbēm ap pogcaurumiem ir uzšūta "odere", kas būtiski palielina lokālo biezumu, samazina stresa koncentrācijas koeficientu un samazina nodilumu.
4. Tālruņa futrāļi/briļļu ietvari: “Viegli saplaisāt stūros un atverēs”
Stresa koncentrācijas punkti
Četri tālruņu maciņu taisnie leņķi (asie stūri) un mazie skrūvju caurumi, kas savieno briļļu ietvaru deniņus un lēcas.
Attēls
Princips
Kad telefona maciņš tiek nomests, stūri (asie stūri) vispirms skar zemi. Trieciens koncentrē stresu šajos punktos-plastmasas vai silikona tālruņu korpusi ir pakļauti plaisāšanai asos stūros, jo spriedze pārsniedz to stiprību. Skrūvju caurumi briļļu rāmjos ir "caurumu struktūras", un tempļu atvēršana un aizvēršana koncentrē stresu ap caurumiem. Laika gaitā metāls/plastmasa pie šiem caurumiem ir pakļauta deformācijai un lūzumiem.
Dizainera risinājums
Daudzi tālruņu maciņi tagad aizvieto taisnus leņķus ar noapaļotiem stūriem, palielinot izliekuma rādiusu, lai samazinātu sprieguma koncentrācijas koeficientu asos stūros un samazinātu plaisāšanas iespējamību.
II. Ikdienas scenāriji: dabiski sastopamas stresa koncentrēšanās parādības
Šajos gadījumos sprieguma koncentrācija ir "dabiski izveidota", parasti saistīta ar objekta formu un veidu, kādā tiek pielietoti ārējie spēki. Tas ir izplatīts ikdienas "lūzumu un deformāciju" scenārijos.
1. attēls. Koki: koku stumbriem ir tendence lūzt pie dakšām un rētām.
Stresa koncentrācijas punkti:
Savienojumi starp stumbru un zariem (jo mazāks dakšu leņķis, jo izteiktāka slodzes koncentrācija) un rētas uz stumbra (piemēram, griezumi vai kukaiņu caurumi).
Princips: kad koka stumbrs ir pakļauts vēja slodzei, "asā leņķa struktūra" pie dakšām izraisa sprieguma koncentrāciju -jo mazāks ir dakšu leņķis (piem., akūtā dakša), jo augstāks ir sprieguma koncentrācijas koeficients, tādējādi stiprā vējā ir vieglāk salūzt pie dakšas; rētas ir "vietējie vājie punkti" (līdzvērtīgi spraugām) uz stumbra, kur spriegums koncentrējas malās, padarot stumbru vairāk pakļautu plaisāšanai un lūzumiem.
2. Stikls/flīze: "Viegli saplīst" pēc skrāpējumiem.
Stresa koncentrēšanās
Viduspunkts
: sīki skrāpējumi uz stikla virsmām (piemēram, skrāpējumi uz tālruņa ekrāna no taustiņa) un plaisas malas uz flīzēm.
Attēls
Princips
: Stikls un flīzes ir trausli materiāli. Skrāpējumi uz to virsmām ir līdzvērtīgi "sīkām šķembām", kur spriegums strauji koncentrējas galā (teorētiski spriegums galā mēdz sasniegt bezgalību). Pat neliels ārējs spēks (piemēram, tālruņa ekrāns nejauši atsitoties pret galdu) var izraisīt spriedzi, kas pārsniedz stikla lūzuma robežu, izraisot plaisāšanu pie skrāpējuma vai pat visa stikla saplīst.
Dzīves padoms
: rūdīta stikla ekrāna aizsarga uzlikšana tālrunim ne tikai novērš skrāpējumus, bet arī samazina stresa koncentrāciju skrāpējumos, izmantojot plēves amortizāciju, samazinot lūzuma iespējamību.
3. Irbulīši/karotes: "Viegli salaužams savienojums" starp rokturi un galvu
Stresa koncentrācijas punkti
: Koka irbulīšu "šaura daļa" (pārejas posms starp rokturi un galvu, kur diametrs samazinās) un "asais stūris", kur savienojas plastmasas karotes rokturis un galva.
Attēls
Princips: Ja ēdiena savākšanai izmanto irbulīšus, ārējais spēks galvenokārt iedarbojas uz galu. Vidukļa daļa tā mazāka diametra dēļ (atbilst "vietējai šķērsgriezuma saraušanai") koncentrē stresu. Laika gaitā šī šaurā daļa ir pakļauta lūzumam noguruma stresa (atkārtota stresa) dēļ. Tas pats princips attiecas uz plastmasas karotīšu smailajiem stūriem; spriedze koncentrējas šajos stūros maisīšanas laikā, padarot tos pakļauti lūzumam savienojuma vietā.
III. Proaktīva izmantošana: "kaitējuma pārvēršana ieguvumā" stresa koncentrēšanās pielietojumi ikdienas dzīvē
Šie piemēri parāda, kā cilvēki proaktīvi izmanto stresa koncentrācijas principu ikdienas problēmu risināšanā. Būtība atbilst inženierijas pielietojuma loģikai (vadāms lūzums, darbības vienkāršība).
1. Līmlapiņas/lente: “Easy-Tear Lines” uz malas
Lietošanas princips: līmlapiņu augšdaļa un lentes malas ir veidotas ar "robotām viegli{0}}noplēstām līnijām" (niecīgu iecirtumu rinda). Izmantojot spriedzes koncentrāciju šajās ierobās, -kad velkam pa vieglajām-noraušanas līnijām, spriedze koncentrējas iecirtuma galā, ļaujot līmlapiņai/lentei kārtīgi saplīst pa iepriekš noteiktu ceļu, neizmantojot šķēres.
Salīdzinājums
1. Ja lentei nav viegli-noplēstas līnijas, tās tieša vilkšana izraisīs spriedzes izkliedi, kā rezultātā radīsies nevienmērīgi plīsumi vai pat nebūs iespējams noplēst.
2. Pārtikas iepakojums: "noplēstas atveres" (piem., uzkodu maisiņi, piena kastītes)
Pielietošanas princips: uzkodu maisiņu "noraušanas atvērums" (ar nelielu izvirzītu plastmasas sloksni un iecirtumu apakšā) un piena kastīšu "trīsstūrveida atvērums" (iepriekš nospiestas krokas + sīki robi) rada stresa koncentrāciju caur ierobām, -velkot plastmasas sloksni pie plēves, slodze tiek viegli koncentrēta uz plastmasu; piena kastītes kroka darbojas kā "lokālais vājais punkts", kur koncentrējas spiediens, izraisot kartona plīsumus pie krokas, atvieglojot piena ieliešanu.
3. attēls. Nagu grieznes/šķēres: asmens "asais leņķis"
Lietošanas princips: nagu knaibles asmens ir "asa leņķa struktūra", un šķēru asmens ir arī "ķīļveida leņķis"-, griežot nagus vai papīru, leņķis koncentrē spriegumu kontaktpunktā starp asmeni un objektu. Ar mazāku spēku lokālais spriegums uz naga/papīra var pārsniegt lūzuma robežu, panākot "griešanas" funkciju.
Būtība: asais asmens būtībā ir "niecīgs iegriezums", kas samazina ārējo spēku, kas nepieciešams, lai grieztu sprieguma koncentrāciju, padarot instrumentu vieglāku.
Attēlu kopsavilkums: Stresa koncentrēšanās pamatīpašības ikdienas dzīvē
Šie piemēri atklāj, ka stresa koncentrācija ikdienas dzīvē būtībā ir "nevienmērīgs stresa sadalījums, ko izraisa lokālas strukturālas izmaiņas", kam ir gan pozitīva, gan negatīva ietekme:
"Negatīvā" puse:
Tas var izraisīt nodilumu un lūzumu noteiktās priekšmetu vietās (piemēram, saplaisājis tālruņa maciņš, nolietoti pogcaurumi apģērbā). Lai samazinātu šo negatīvo ietekmi, ir nepieciešama dizaina optimizācija (piemēram, noapaļoti stūri, oderes pievienošana).
"Pozitīvā" puse:
To var aktīvi izmantot, lai panāktu "ērtu darbību un atvēršanu" (piem., -izplēst malas, viegli-izplēšot šuves), padarot ikdienas lietošanu ērtāku.
Izpratne par šiem piemēriem var arī palīdzēt mums labāk izmantot priekšmetus,{0}}piemēram, izvairoties no asu stūru tiešas ietekmes uz zemi, izmantojot tālruņu maciņus (samazinot spriegumu, ko izraisa slodzes koncentrācija), un plastmasas maisiņu plīsumiem gar perforācijām (vieglāk un glītāk).
