应力在生活中的应用、避免及影响

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　　一、应力集中的利用

　　下面我们通过几个例子来说明。

　　01、食品包装塑料袋中的应力集中利用
　　现在许多食品的塑料包装袋离封口不远处的边上都会有三角形的缺口或者一条很小的切缝，沿着这些缺口或切缝撕塑料袋时，在缺口或切缝的根部会由于应力集中而产生很大的应力，因此稍稍用力就可以把塑料袋撕开。但是如果塑料袋上没有这样的缺口或切缝， 想要撕开塑料袋就很困难了。这就是典型的利用应力集中解决生活中的问题的例子。

　　02、利用应力集中，使砍树更加科学
　　人们在砍树时常常会在离树根不远处先砍出一个三角形口子，然后再用力一推即可把树推倒。这是因为在三角形口子的顶尖处由于应力集中也产生很大的应力，利用这个应力甚至不用自己推，树就会倒下来。利用这一现象，我们砍树的时候可以用更少的时间更小的力气，如此便提高了工作效率。

　　03、切割玻璃时的应力集中利用
　　玻璃店在切割玻璃时，通常先用金刚石刀在玻璃表面划一刀痕，再把两侧的玻璃轻轻掰断，玻璃会沿划痕断开。这也是由于在刀痕处产生了应力集中，可见应用集中在生活中的应用十分广泛且重要。

　　二、构件中对应力集中的避免

　　材料的不均匀，材料中微裂纹的存在，都会导致应力集中，导致宏观裂纹的形成、扩展，直至构件的破坏。因此，在审计构件时，应避免几何形状的突然变化，尽可能做到光滑、逐渐过渡。通常可采取消除尖角、改善构件外形、局部加强孔边以及提高材料表面光洁度等措施。另外，还可对材料表面作喷丸、辊压、氧化等处理，以提高材料表面的疲劳强度，等等。

　　01、发动机的汽缸体出现裂缝后，可用环氧树脂等粘接剂粘合。在粘合前，先在裂缝的两端钻一个小孔。
　　打一个小孔可大大的降低裂纹两端的应力集中系数，阻止了裂纹的扩展，延长了发动机的使用寿命。

　　02、自行车内胎被刺破后，可用橡胶补块粘补。
　　补块一般剪成圆形或椭圆形，而非正方形，且补块的边缘剪成斜茬形，下面宽，逐渐向上变窄。补块的边缘剪成斜茬形，是整个内胎平滑降低应力集中应数避免在运动中由于应力集中，避免补快脱落的情况。

　　三、应力集中造成的危害

　　下面列举几个因忽视应力集中问题，造成的危害的事件。

　　01、2004年日本美浜核电站事故
　　美浜核电站座落于东京西部大约320公里的福井县，1976 年投入运营，1991年至2003年曾发生过几次与核有关的小事故。2004年8月9日，涡轮所在建筑内连接3号反应堆的水管在工人们准备进行例行安全检查时突然爆裂。虽然并未导致核泄漏，但蒸汽爆发还是导致5名工人死亡，数十人受伤。2006年，美浜核电站又发生火灾，导致两名工人死亡，事故原因主要是蒸汽发生器内细管的金属疲劳。

　　02、1998年德国ICE城际列车脱轨事件
　　1998年6月3日，由慕尼黑开往汉保的德国ICE884次高速列车在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，发生了第二次世界大战后德国最为惨重的列车脱轨行车事故。该列车由两辆机车和12辆拖车组成，事故发生后，12辆拖车全部脱轨。造成100人死亡，88人重伤。该列车车轮系橡胶弹性车轮，轮箍是轧制的无缝钢圈，通过热效应压在轮心上，轮心是铸钢轮体，轮箍与轮心间有一层橡胶体。轮箍轧制时若残留气泡或矿碴，在高压负荷动力作用下，就可能开裂，也可能是由于轮箍材料老化产生“疲劳断裂”所致。

　　03、日本航空123号班机空难事件
　　1985年8月12日，飞机编号为JA8119的波音747-100SR型班机搭载509名乘客及15名机组员，从日本东京的羽田机场起飞，预定飞往大阪伊丹机场。在御巢鹰山区附近的高天原山(距离东京约100公里)处坠毁，520人罹难。

　　日本官方的航空与铁道事故调查委员会经过调查后，做出三点结论。

　　  · 1978年6月2日，该飞机在大阪的伊丹机场曾损伤到机尾;

　　  · 机尾受损后，波音公司没有妥善修补，正常需要二排铆钉，但维修人员只是将损伤的部分补了排铆钉，所以增加了接合点附近金属蒙皮所承受的剪力，使该处累积了金属疲劳的现象;

　　  · 该处的压力壁在损坏后，造成四组液压系统故障(液压油泄漏)， 导致机师无法正常操控飞机。

　　综上所述，应力集中在日常生活中无处不在，它是一把双刃剑，利用好了可以为我们的生活带来无限的便利，但是如果我们忽略它的存在，就会给我们的生活带来极大的不便甚至造成灾难性的后果。我们应该充分学习和了解应力集中相关的专业知识，保证对应力集中这一现象有足够充分的了解。在工作生活中积极对应力集中加以利用和避免，用知识切实改善我们的生活。

　　来源：力创空间公众号(ID：mechanics786)，作者：李运杰。