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拉伸中间有圆孔的材料时为何通常是圆孔越来越大最后断裂? 第1页

  

user avatar   threeknights 网友的相关建议: 
      

题主,材料的受力并不是均匀的,这涉及到了力学的应力集中(Stress Concentration)这个知识点。比如我们吃零食时,包装上都会特意做一个缺口,方便大家撕开,就用到了这一原理。知友 @小侯飞氘 的回答中就提到了这一情况,我把他的答案贴在下方,供题主参考。

当然,如果想要比较直观结果的话,建议你了解下有限元分析软件。它可以帮你理解下“中间有圆孔”的东西,受力后真正的应力分布。比如说机械系小伙伴常用的软件:ANSYS

我五年前曾经用过这个软件,好巧,尝试的第一个分析,就类似于你所提的问题:中间有圆孔的钢板受到拉力后的应力分布。

下面我贴出当年的结果,供题主参考。

上图为一个中间有圆孔的钢板,我给它附加的边界条件是:

  1. 左边界完全固定
  2. 右边界均匀地受到向右的拉力

分析后得出的应力分布,如下所示:

由上图可以看到,钢板受力后,发生形变,圆孔变成“椭圆”。由应力分布可知,应力最大值,发生于“椭圆”孔上下两个短轴的顶点上。显然,随着拉力的增加,当超过一定的数值后,这两个区域会最先受到破坏。




  

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