在無限大平板的單向拉伸情況下,其中圓孔邊緣的k=3;在彎曲情況下,對于不同的圓孔半徑與板厚比值,k=1.8~3.0;在扭轉情況下,k=1.6~4.0。
如下圖所示的帶圓孔的板條,使其承受軸向拉伸。由試驗結果可知:在圓孔附近的局部區域內,應力急劇增大,而在離開這一區域稍遠處,應力迅速減小而趨于均勻。這種由于截面尺寸突然改變而引起的應力局部增大的現象稱為應力集中。在I—I截面上,孔邊應力max與同一截面上的平均應力之比,用a表示
稱為理論應力集中系數,它反映了應力集中的程度,是一個大于1的系數。而且試驗結果還表明:截面尺寸改變愈劇烈,應力集中系數就愈大。因此,零件上應盡量避免帶尖角的孔或槽,在階梯桿截面的突變處要用圓弧過渡。
應力集中不僅與物體的形狀及外形結構有關,還與選取材料有關,與外界應用環境也存在不可忽略的關系(如溫度因素),另外,在加工過程中也可能導致應力的改變,例如回火不當引起二次淬火裂紋、電火花線切割加工顯微裂紋、機械設計時也難免導致某部位的應力集中。