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很多的石材產(chǎn)品都要開方孔、切直角（L形角），尤其臺(tái)面板產(chǎn)品更是如此。

開孔是為了安裝各種電器件設(shè)施、安裝管路、消防門、檢修門、洗手臺(tái)盆、窗臺(tái)板等東西。有經(jīng)驗(yàn)的石材人清楚，開方孔、切直角的產(chǎn)品加工時(shí)最好在轉(zhuǎn)角處加工一個(gè)R10以上的圓角，如果沒有這么一個(gè)轉(zhuǎn)角，產(chǎn)品較容易從轉(zhuǎn)角處斷裂。

從事過微晶石產(chǎn)品、陶瓷產(chǎn)品、玻璃制品加工的人清楚這個(gè)道理，因?yàn)檫@些產(chǎn)品經(jīng)過高溫窯爐燒制，存在大量的應(yīng)力。當(dāng)它們開孔，切直角時(shí)因?yàn)橛辛藨?yīng)力的釋放口，首先從這些口處釋放應(yīng)力，由此導(dǎo)致開孔、切直角的產(chǎn)品會(huì)從開孔的轉(zhuǎn)角、直角處開裂，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的報(bào)廢。

石材也是經(jīng)歷過高溫，地質(zhì)力作用形成的材料，其內(nèi)部也如同微晶石、陶瓷、玻璃存在應(yīng)力，因此，石材產(chǎn)品在開孔、切割直角的時(shí)候同樣存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。由于集中應(yīng)力的存在，石材產(chǎn)品在開孔、切割直角時(shí)要注意削減、甚至消除應(yīng)力集中，以保證石材產(chǎn)品不會(huì)在開口處、轉(zhuǎn)角處斷裂。

01

應(yīng)力集中的概念、定義

所謂“應(yīng)力集中”是指在物體的表面或內(nèi)部，由于形狀、幾何細(xì)節(jié)或載荷變化等因素，導(dǎo)致物體一部分的應(yīng)力值顯著大于周圍區(qū)域的情況。

應(yīng)力集中通常發(fā)生在構(gòu)件幾何形狀改變的部分，如圓角、銳角、孔洞、缺口等，并且應(yīng)力集中程度還受到負(fù)載的分布、大小和方向等因素的影響。一旦應(yīng)力集中，會(huì)使這個(gè)區(qū)域的應(yīng)力大幅增加，容易導(dǎo)致裂紋或疲勞破壞等問題，進(jìn)一步影響整個(gè)構(gòu)件的性能和壽命。

為了避免應(yīng)力集中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程師會(huì)采用一些措施，比如改變構(gòu)件的形狀、增加逐漸過渡區(qū)域、選擇合理的材料和斷面等。在實(shí)際工程中，應(yīng)力集中問題需要進(jìn)行分析和預(yù)估，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，才能確保構(gòu)件的安全可靠和壽命長(zhǎng)久。

圖1闡述了應(yīng)力集中的概念，并給出了圖示；圖2給出了出現(xiàn)應(yīng)力集中各種孔的形狀。

02

石材產(chǎn)品加工時(shí)出現(xiàn)應(yīng)力集中的產(chǎn)品

圖3～圖8這些開孔的石材產(chǎn)品均因開孔會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，尤其是開直角的產(chǎn)品應(yīng)力集中的程度會(huì)更高。圖7圓形有孔相比方形的孔應(yīng)力集中程度相對(duì)較小，應(yīng)力分布均勻；圖8的浴缸臺(tái)板在轉(zhuǎn)角處都有小圓角，其目的是為了削減、降低應(yīng)力集中程度的，使轉(zhuǎn)角處不出現(xiàn)太高的應(yīng)力導(dǎo)致浴缸面板的斷裂。

03

如何減少或消除應(yīng)力集中？

石材產(chǎn)品開孔無法避免的，因此當(dāng)石材產(chǎn)品確實(shí)需要開孔、開L型直角的時(shí)候我們可以通過設(shè)計(jì)方法、加工工藝來盡量減少在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，避免出現(xiàn)高于石材本身應(yīng)力幾倍、甚至數(shù)十倍的應(yīng)力，從而導(dǎo)致石材產(chǎn)品因過高的應(yīng)力斷裂。

圖9浴缸面板的盆孔設(shè)計(jì)很好，在直角轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)了一個(gè)R50的圓連接相鄰兩邊，從而避免了高位的應(yīng)力集中，起到避免浴缸臺(tái)面在轉(zhuǎn)角處斷裂的作用。

圖10的白沙米黃臺(tái)面板同樣在臺(tái)盆孔處設(shè)計(jì)了一個(gè)R20的圓角，減少在轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中。

圖11與圖12是巖板臺(tái)面板。巖板臺(tái)面板加工臺(tái)盆孔時(shí)很容易出現(xiàn)類似于瓷磚爆裂的現(xiàn)象，這是應(yīng)力集導(dǎo)致的。如果臺(tái)盆孔的直角處不設(shè)計(jì)一個(gè)R轉(zhuǎn)角，巖板多會(huì)從轉(zhuǎn)角處斷裂，爆裂。因此，圖11與圖12的巖板臺(tái)面板均設(shè)計(jì)了一具R20的轉(zhuǎn)角。

圖13的臺(tái)面板臺(tái)盆孔處設(shè)計(jì)了圓轉(zhuǎn)角，而在L型開口處卻沒有這樣做。按照應(yīng)力集中的理論，此處易出出應(yīng)力集中，應(yīng)該做個(gè)R角用于削減此處的應(yīng)力集中程度。

安裝臺(tái)盆的石材臺(tái)面板的臺(tái)盆孔應(yīng)該按圖14在轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)一個(gè)R圓角更好，減少和降低在轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中程度，避免在臺(tái)面板在轉(zhuǎn)角處斷裂。然則，很多的設(shè)計(jì)師并不懂得這個(gè)道理；圖15臺(tái)盆孔在轉(zhuǎn)角處也設(shè)計(jì)了一個(gè)R15的圓角。

讀者朋友注意看圖16～圖19這件L型臺(tái)面板AutoCAD的差別。這是恒大地產(chǎn)的住宅項(xiàng)目用的普遍、最多的人造石洗手臺(tái)臺(tái)板。圖16為恒大的原始設(shè)計(jì)方案，石材加工企業(yè)接到這種設(shè)計(jì)方案后向恒大地產(chǎn)提出因?yàn)锳點(diǎn)處應(yīng)力集中容易斷裂，提出了圖17、圖18的深化方案，建議轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)成R10、R30的圓角。多數(shù)的石材加工企業(yè)建議圖18的加工方案。恒大否定了圖17、圖18的方案，但綜合圖17與圖18的方案，提出了圖19的方案：R5圓角+背面加貼人造石加固。如果按圖16的方案加工，因?yàn)樵贏點(diǎn)處的應(yīng)力集中，導(dǎo)致臺(tái)面板從A點(diǎn)處斷裂，按圖18的方案加工大大降低了該臺(tái)面板因?yàn)閼?yīng)力集中斷裂風(fēng)險(xiǎn)了。

作者：晏輝