ELEMENTI STROJEVA - FESB

β
σ
ef
k
= (1.102)
σ
n
β k
efektivni (stvarni) faktor koncentracije naprezanja
σ ef [N/mm 2 ] stvarno (efektivno) naprezanje na mjestu koncentracije naprezanja
σ n [N/mm 2 ] nominalno naprezanje na mjestu koncentracije naprezanja
Izraz 1.102 u praksi služi za određivanje stvarne vrijednosti naprezanja na mjestu koncentracije,
pri čemu se efektivni faktor koncentracije naprezanja procjenjuje prema izrazu izvedenom iz
izraza 1.101
β = 1+ η α − 1
(1.103)
k k k
( )
Ako je materijal neosjetljiv na koncentraciju naprezanja, bit će η k = 0, pa je β k = 1 bez obzira na
veličinu α k . Za materijale čije su osobine slične osobinama idealnog materijala, je η k = 1, pa je β k
= α k . U tom slučaju kaže se da je materijal apsolutno osjetljiv na koncentraciju naprezanja.
Osjetljivost ugljičnih konstrukcijskih čelika na koncentraciju naprezanja kreće se u granicama od
0,40 do 0,85, legiranih čelika od 0,65 do 0,95, dok je u čelika za opruge od 0,95 do 1,0. U lakih
metala osjetljivost je od 0,40 do 0,80, u čeličnom lijevu 0,30 do 0,40, dok je kod sivog lijeva,
zbog opisanih uzroka, ona vrlo mala, i kreće se u granicama od 0,01 do 0,20. Za sve materijale
važi pravilo da osjetljivost prema koncentraciji naprezanja raste s povećanjem statičke čvrstoće.
Običaj je da se koncentracija naprezanja ne uzima u obzir kod proračuna naprezanja, već se
čvrstoća umanji za vrijednost efektivnog faktora koncentracije naprezanja. Zbog toga se kod
promjenjivih naprezanja efektivni faktor koncentracije naprezanja definira omjerom trajne
dinamičke čvrstoće materijala i trajne dinamičke čvrstoće modela strojnog dijela, koji ima iste
dimenzije i istu kvalitetu površinske obrade kao ispitivana probna epruveta. Budući da
koncentracija naprezanja uglavnom ne utiče na statičku komponentu naprezanja, već samo na
amplitudu naprezanja, onda se efektivni faktor koncentracije naprezanja najčešće ispituje za čisto
dinamičko naprezanje, tj. za r = -1. Dakle
R−1
βk
= ≥ 1
(1.104)
'
R
−1D
R -1 [N/mm 2 ] trajna dinamička čvrstoća probne epruvete
R' -1D [N/mm 2 ] trajna dinamička čvrstoća modela strojnog dijela.
Utjecaj apsolutnih dimenzija
S povećanjem apsolutnih dimenzija strojnih dijelova njihova čvrstoća se smanjuje. Uzrok tome
jest što je u većem volumenu veća vjerojatnost nehomogenosti, te grešaka u materijalu i obradi, a
time je i veća vjerojatnost nastanka i širenja pukotine. Ovo se naročito odnosi na dinamička
opterećenja, kod kojih se negativan utjecaj povećanih dimenzija na čvrstoću strojnog dijela
procjenjuje faktorom dimenzija b 1 . Ovaj je stvarno jednak omjeru dinamičkih čvrstoća strojnog
dijela i modela strojnog dijela s dimenzijom u kritičnom presjeku jednakoj dimenziji standardne
probne epruvete, ali ga se redovito aproksimira kao omjer dinamičkih čvrstoća epruvete s
dimenzijom jednakoj dimenziji strojnog dijela, i standardne probne epruvete:
R−
1d
b1
= ≤1
(1.108)
R
−1
R -1d [N/mm 2 ] trajna dinamička čvrstoća za r = -1 probne epruvete promjera d
49