Концентрация напряжений металла в авиастроении
Практически все элементы конструкции самолета имеют зоны более или менее резкого изменения сечения. Это отверстия под крепеж, переходы толщин, изменение формы элемента в плане, резьба и т. п. В этих зонах имеет место локальная концентрация напряжений. Эффект концентрации напряжений имеет принципиальное значение для усталостного процесса. В то время как несущая способность типичных элементов конструкций почти или совсем не испытывает влияния концентрации напряжения, сопротивление усталости тем ниже, чем выше эта концентрация. Это объясняется тем, что при однократном нагружении до разрушения используется запас пластичности материала: при переходе за предел текучести концентрация напряжений почти полностью «размывается» и несущая способность практически не зависит от концентрации напряжений. Следует заметить, что применение массивных деталей из плит, прессованных панелей, штамповок, в которых может иметь место стеснение деформации при ограниченном запасе пластичности сплава, приводит к необходимости учета концентрации напряжений и при оценке статической прочности, так как стеснение деформации мешает
устранению концентрации напряжений за счет пластичности.
При циклическом нагружении, которое реализуется в процессе нормальной эксплуатации авиаконструкции, напряжения ниже предела текучести материала и поэтому материал почти не использует запас пластичности для уменьшения напряженности. Происходит лишь сглаживание пиков напряжений в местах наибольшей их концентрации. Этот эффект очень важен, но общего положения он не меняет - наличие концентрации напряжений приводит к сильному увеличению локальных напряжений цикла, уровень которых и определяет усталостную долговечность детали или элемента конструкции.