Zjawisko karbu

Zjawisko karbu jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na wytrzymałość zmęczeniową elementów maszyn. W związku z tym musi być uwzględniana w obliczeniach konstrukcyjnych tych elementów.

Karby (koncentratory naprężeń) – nieciągłości materiałowe występujące w przekroju poprzecznym badanego elementu czy inaczej znaczne zmiany krzywizn powierzchni ograniczających element konstrukcyjny. Są nimi najczęściej: otwory, podtoczenia, nawiercenia, nacięcia, rysy powierzchniowe, pory, wtrącenia niemetaliczne, nagłe zmiany przekroju elementu itp. ^[1]

Wywierają one decydujący wpływ na nierównomierny rozkład naprężeń w przekroju w którym istnieją. W okolicach karbu pojawiają się naprężenia znacznie przekraczające wartość naprężeń nominalnych. Zjawisko to nazywa się spiętrzeniem naprężeń. Miarą tego zjawiska jest stosunek maksymalnego naprężenia w dnie karbu σ_m do naprężenia nominalnego σ_n przy braku działania karbu - współczynnik koncentracji naprężeń K_t.

${\displaystyle K_{t}={\frac {\sigma _{m}}{\sigma _{n}}}}$

gdzie:

σ_m – maksymalne naprężenie w dnie karbu,

σ_n – naprężenie nominalne z zastosowaniem konwencjonalnych wzorów wytrzymałościowych.

Współczynnik koncentracji naprężeń zależy od geometrii elementu i sposobu jego obciążenia, natomiast nie zależy od wielkości przyłożonego obciążenia, wielkości elementu i materiału, z którego został wykonany.