形状系数

物理化学作用机理

在缺口处，力线聚集在一起。应力局部急剧升高。应力集中系数（αK）= 最大缺口应力 / 名义应力。它是一个纯几何系数。它只取决于缺口半径、缺口深度和构件形状，与材料无关。例如：一根带有尖锐缺口的轴，形状系数为 3 到 5，而一根光滑的轴形状系数为 1。

焊接中的冶金学相关性与风险

焊缝会产生自然缺口：焊缝过渡区、根部缺口、咬边、气孔或夹渣。高的形状系数会增加局部应力。它可能超过屈服极限。然后就会产生微裂纹。对于韧性材料，应力通过塑性流动得以释放。对于脆性组织（马氏体），构件会立即开裂。特别危险：疲劳和冷裂纹。

车间实践与操作指南

减少每个缺口处的形状系数。将焊缝过渡区打磨光滑且无缺口。避免咬边和截面突变。用渗透探伤或磁粉探伤检查关键部位。对于交变载荷：焊缝过渡区应打磨出半径至少 2 mm 的圆角。目标：将形状系数降至 1.5 以下。这可以将寿命提高 3 到 10 倍。