峰值应力基本特性分析和讨论
金属材料应力应变特性研究报告
金属材料应力应变特性研究报告摘要：本研究报告旨在探讨金属材料的应力应变特性，并对其研究方法和应用进行分析。
首先，我们介绍了金属材料的基本概念和分类，并讨论了应力和应变的定义。
接着，我们讨论了金属材料的应力应变曲线和其在工程中的重要性。
最后，我们总结了金属材料应力应变特性研究的现状，并展望了未来的研究方向。
1. 引言金属材料是工程领域中广泛应用的材料之一，其应力应变特性对于设计和制造具有重要影响。
了解金属材料的应力应变特性可以帮助工程师预测材料在不同应力下的变形和破坏行为，从而确保工程结构的安全性和可靠性。
2. 金属材料的基本概念和分类金属材料是一类具有良好导电性和导热性的材料，其原子结构由金属键连接。
金属材料可以根据其组成和性质进行分类，如铁基、铝基和镁基等。
不同金属材料具有不同的力学性能和应力应变特性。
3. 应力和应变的定义应力是指单位面积上的力，可以表示为力除以受力面积。
应变是指材料在受力作用下产生的形变量，可以表示为形变除以初始长度。
应力和应变是描述金属材料力学性能的重要参数。
4. 金属材料的应力应变曲线金属材料的应力应变曲线是描述其力学行为的重要工具。
该曲线通常包括弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段。
在弹性阶段，材料会在去除外力后恢复到初始形状。
在屈服阶段，材料开始发生可逆的塑性变形。
在塑性阶段，材料会继续发生不可逆的塑性变形。
最终，在断裂阶段，材料会发生破裂。
5. 应力应变特性在工程中的重要性金属材料的应力应变特性对于工程设计和材料选择具有重要意义。
通过研究材料的应力应变曲线，工程师可以预测材料在不同应力下的变形和破坏行为，从而优化设计和提高结构的安全性和可靠性。
6. 金属材料应力应变特性研究的现状目前，金属材料应力应变特性的研究已经取得了很大的进展。
通过实验和数值模拟等方法，研究人员可以获得金属材料的应力应变曲线和力学性能参数。
这些研究成果为工程实践提供了重要的参考和指导。
7. 未来的研究方向尽管已经取得了很多进展，金属材料应力应变特性的研究仍然面临一些挑战。
热力管道设计中的应力分析
热力管道设计中的应力分析摘要：在对热力管道的工程方案设计中，进行分析时要充分考虑管线中的应力变化，在对应力分析的过程中对可能存在的问题加以总结，最后给出了有关在热力管线工程设计中相应的处理对策，并对具体的对策进行了讨论与剖析。
关键词：热力管线；应力分析；压力引言热力管线工程设计中，主要的应力范围包括管线的内部和外面以及由于压力变化所导致的膨胀等，因此在热力管线工程设计中应力是相对地较为繁琐繁杂的，而在对应力分析进行参数测算时也需要充分考虑管线所遭受的不同外界环境产生的应力的影响，及其对热力管线的正常使用所产生的限定影响。
1管道应力分析在热管设计中，一般都会有很多分支结构，有些分支结构是由很多环形结构构成的，一般都是按照三维方向来设计的，所以在热管的应力分析中，首先要考虑到热管内部的走向，然后再根据三维设计来计算。
1.1管系荷载的确定管系所承担的荷载一般可分成四种：（1）第一类的热力管线工程设计中管网本身所承担的荷载与工作温度，热力管线在工作中所承担的压力与工作温度荷载是不同的，通过热力管线的参数测算后确定最不利的一组加以处理，避免以后由于上述问题妨碍了热力管线的正常工作[1]。
（2）第二类是管系的承载力，它的内容包括：管内承受的基本载荷，管自身的自重，管中的外力和内力，以及其它的载荷。
（3）第三类是管线内的温度应力膨胀和端点位置变化，热管线在架设和运营过程中受到管道的高温变化，从而使管线内热胀冷缩变化，由于在热力管线内受到高温荷载的状态下，管线边界和设备终端会因为高温的改变而产生偏移，所以需要对热力管线端点位置变化加以控制。
（4）第四类情况就是热管线设计中要避免产生偶然性负荷，当然还有由于气候因素，地质条件等各种因素的共同影响而对管线所形成的冲击力，但是这种负荷的产生一般都是偶然性的，而且概率也不会很大，所以一般情况下以上的这些问题都不会因为同时存在而对热力管线产生危害。
1.2荷载工况在计算热力管道的参数时，既要考虑到设备的安装和工作状况，又要在管道的安装中首先要考虑到在常温下进行。
应力分析基础理论讲义
CAESARII-管道应力分析软件（系列培训教材）管道应力分析基础理论讲义管道应力分析基础理论管道应力分析主要包括三方面内容：正确建立模型、真实地描述边界条件、正确地分析计算结果。
所谓建立模型就是将所分析管系的力学模型按一定形式离散化，简化为程序所要求的数学模型，模型的真实与否是做好应力分析的前提条件。
应力分析的根本问题就是边界条件问题，而体现在工程问题上就是约束（支架）、管口等具体问题的模拟，真实地描述这些边界条件，才能得到正确的计算结果。
要想能够熟练而正确地分析结果，首先会正确设计支吊架，有一定的相关理论知识如工程力学，流体力学，化工设备及机械等，另外需在一定时间内不断摸索，总结出规律性的问题。
第一章管道应力分析有关内容·§1.1 管道应力分析的目的进行管道应力分析的问题很多CAESARII解决的问题主要有：1、使管道各处的应力水平在规范允许的范围内。
2、使与设备相连的管口载荷符合制造商或公认的标准（如NEMASM23，API610 API617等标准）规定的受力条件。
3、使与管道相连的容器处局部应力保持在ASME第八部分许用应力范围内。
4、计算出各约束处所受的载荷。
5、确定各种工况下管道的位移。
6、解决管道动力学问题，如机械振动、水锤、地震、减压阀泄放等。
7、帮助配管设计人员对管系进行优化设计。
§1.2 管道所受应力分类1.2.1 基本应力定义轴向应力（Axial stress）：轴向应力是由作用于管道轴向力引起的平行管子轴线的正应力，：S L＝F AX/A m其中S L＝轴向应力MPaF AX＝横截面上的内力NA m＝管壁横截面积mm2=π（do2-di2)/4管道设计压力引起的轴向应力为S L＝Pdo/4t轴向力和设计压力在截面引起的应力是均布的，故此应力限制在许用应力[σ]t范围内。
弯曲应力（bending stress）：由法向量垂直于管道轴线的力矩产生的轴向正应力。
钢材的峰值应变
钢材的峰值应变【原创实用版】目录1.钢材的峰值应变概述2.峰值应变对钢材性能的影响3.峰值应变的测量方法4.峰值应变在实际工程中的应用5.结论正文一、钢材的峰值应变概述钢材的峰值应变，是指材料在受到外力作用下，产生的最大应变值。
应变是材料在外力作用下产生的形变程度，通常用拉伸或压缩量来表示。
峰值应变是衡量材料强度和韧性的重要指标，对于钢材的性能分析和工程应用具有重要意义。
二、峰值应变对钢材性能的影响1.强度：峰值应变反映了钢材在极限载荷下的抗拉强度和抗压强度。
一般来说，峰值应变越高，钢材的强度也就越高。
2.韧性：峰值应变与钢材的韧性密切相关。
在材料受到冲击或动载荷作用时，峰值应变可以表征钢材的断裂韧性和抗疲劳性能。
3.延展性：峰值应变可以反映钢材在塑性变形阶段的延展性。
延展性越好，钢材在受到外力时能承受更大的变形，有利于提高结构的稳定性和安全性。
三、峰值应变的测量方法1.实验方法：常用的实验方法有拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。
通过实验测试可以获取钢材在各种应力状态下的峰值应变数据。
2.数值模拟：借助计算机数值模拟技术，可以对钢材在不同应力状态下的峰值应变进行预测和分析。
四、峰值应变在实际工程中的应用1.结构设计：在钢结构设计中，根据钢材的峰值应变可以确定合适的材料规格和截面尺寸，以保证结构在极限载荷下的安全性能。
2.工程分析：在既有建筑的检测与评估中，通过对钢材峰值应变的测试和分析，可以了解结构的实际状况，为维修和加固提供依据。
3.材料研究：在钢材新材料的研究与开发中，峰值应变作为重要的性能指标，可以为材料的优化设计提供参考。
五、结论钢材的峰值应变是衡量其强度、韧性等性能的重要指标，对结构设计、工程分析和材料研究等领域具有广泛应用。
npt张力峰值-概述说明以及解释
npt张力峰值-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述NPT（Normalized Power Tension）张力峰值是指在特定的压力条件下，材料或结构所能承受的最大张力值。
在各种工程应用领域中，准确评估材料或结构的张力峰值十分重要，它不仅关乎安全性能，还涉及到材料选择、设计和生产方面的决策。
在工程领域中，材料的力学性能是评估其可靠性和适用性的重要指标之一。
张力峰值是用于衡量材料抗拉强度的参数之一，它影响着材料在拉伸、压缩、弯曲等应力状态下的稳定性和可持续性。
通过测量和分析材料在不同载荷下的张力峰值，可以评估其承载能力和失效概率，从而为工程设计和安全评估提供依据。
对于不同的材料和结构，其张力峰值可能存在差异。
这些差异来自于材料的制备工艺、组分配比、微观结构等方面的差异。
因此，准确评估材料的张力峰值需要考虑到其具体特性以及所处的应力环境。
本文将重点介绍NPT张力峰值的概念、评估方法及其在工程实践中的应用。
我们将分析影响张力峰值的因素，探讨如何利用这些知识来指导工程设计和材料选择。
同时，我们还将探讨相关领域的研究进展和未来发展方向。
希望通过本文的阐述，读者能够全面了解NPT张力峰值并将其应用于实际工程问题中，从而提高工程的安全性和可靠性。
总之，文章将系统介绍NPT张力峰值的相关知识，旨在为读者提供一个全面而深入的了解，并为工程实践提供有价值的指导。
接下来的章节将详细讨论该主题的各个方面和问题，以期为读者提供有用的信息和见解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应包括本文的主要结构和各个部分的简要介绍。
以下为文章结构部分的内容建议：文章结构部分本文将按照以下结构进行阐述：引言、正文和结论。
下面将对每个部分进行简要介绍。
1. 引言引言部分将提供一些背景信息和概述文章的主题。
首先，文章将对NPT张力峰值进行引言和定义，以帮助读者了解本文的研究范围和目标。
接下来，将概述本文的整体结构及各个部分的内容安排，以引导读者理解文章的逻辑框架。
应力分析报告与应变分析报告.PPT
◆ 真实应力和真实应变含义：
表示对某瞬时之前的应变的积分
表示某瞬时的应力值
§1. 1 应力与点的应力状态
应力（stress）➢应力S 是内力的集度 ➢内力和应力均为矢量➢应力的单位： 1Pa=1N/m2 =1.0197kgf/mm2 1MPa=106 N/m2➢应力是某点A的坐标的函数 ， 即受力体内不同 点的应力不同。➢应力是某点A在坐标系中的方向余弦的函数 ， 即同一点不同方位的截面上的应力是不同的。
➢应力可以进行分解 Sn n 、 n （ n—normal,法向某截面（外法线方向为n ）上的应力：
全应力 (stress)正应力 (normal sress)剪应力 (shear stress)
（求和约定的缩写形式）
或者
➢ 一点的应力状态： 是指通过变形体内某点的单元体所有截面上的应力的有无、大小、方向等情况 。 ➢ 一点的应力状态的描述：数值表达： x=50MPa ， xz=35MPa图示表达： 在单元体的三个正交面上标出（如图 1-2张量表达： (i,j=x,y,z)（对称张量 ， 9个分量 ， 6个独立分量 。）
§1.5.2 变形连续方程
□讨论：1.物理意义： 表示各应变分量之间的相互关系“连续协调 ”即变形体在变形过程中不开裂 ， 不堆积；2.应变协调方程说明： 同一平面上的三个应变分量中有两个确定 ， 则第三个也就能确定； 在三维空间内 三个切应变分量如果确 定 ， 则正应变分量 也就可以确定；3.如果已知位移分量 ， 则按几何方程求得的应变分 量自然满足协调方程； 若是按其它方法求得的应 变分量 ， 则必须校验其是否满足连续性条件。
应力分析和强度理论
要点二
详细描述
在机械工程领域，应力分析用于研究 机械零件和结构在各种工况下的受力 情况，以及由此产生的内部应力分布 。强度理论则用于评估这些应力是否 在材料的承受范围内，以确定结构是 否安全可靠。
要点三
应用举例
在机械设计中，通过对发动机、传动 系统、轴承等关键部件进行应力分析 ，可以优化设计，提高其承载能力和 可靠性。
该理论认为最大拉应力是导致材料破坏的 主要因素，当最大拉应力达到材料的极限 抗拉强度时，材料发生断裂。
第二强度理论
总结词
最大剪应力理论
详细描述
该理论认为最大剪应力是导致材料破坏的主 要因素，当最大剪应力达到材料的极限抗剪 强度时，材料发生断裂。
第三强度理论
总结词
最大应变能密度理论
详细描述
该理论认为最大应变能密度是导致材料破坏 的主要因素，当最大应变能密度达到材料的
应力分析
目录
• 应力分析概述 • 应力分析方法 • 材料力学中的应力分析 • 强度理论 • 实际应用中的应力分析与强度理
论
01
应力分析概述
定义与目的
定义
应力分析是研究物体在受力状态下应 力分布、大小和方向的一种方法。
目的
评估物体的强度、刚度、稳定性以及 预测可能的破坏模式，为结构设计提 供依据。
平衡方程
根据力的平衡原理，物体内部的应力分布满足平衡方程。
应变与应力的关系
通过材料的力学性能试验，可以得到应变与应力的关系，即应力-应变曲线。
弹性力学基本方程
根据弹性力学的基本原理，建立物体内部的应力、应变和位移之间的关系。
02
应力分析方法
有限元法
总结词
有限元法是一种广泛应用于解决复杂工程问题的数值分析方法。
钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术
钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术概述钢筋混凝土被广泛应用于建筑和基础设施项目中，其优良的强度和耐久性使其成为现代工程设计的理想选择。
在钢筋混凝土结构中，应力分析和设计技术是确保结构安全和性能的关键因素。
本文将深入探讨钢筋混凝土结构中的应力分析和设计技术的各个方面，包括基本概念、材料性能、受力分析方法和设计原则。
1. 基本概念1.1 钢筋混凝土的组成和特性钢筋混凝土是由混凝土和钢筋组成的复合材料。
混凝土具有很好的耐压性能，但相对脆弱；而钢筋具有较高的拉伸强度，可以弥补混凝土的弱点。
这种组合使钢筋混凝土在承受不同类型荷载时具有较好的性能。
1.2 应力的概念在钢筋混凝土结构中，应力是指单位面积上的内部力。
根据受力状态的不同，可以分为压应力和拉应力。
在设计中，需要对钢筋和混凝土的应力进行合理的控制，保证结构的安全性和稳定性。
2. 材料性能2.1 混凝土的力学性能混凝土的力学性能包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和弹性模量等指标。
这些指标对于应力分析和设计具有重要影响，设计时需要根据具体情况选择适当的混凝土等级和配比。
2.2 钢筋的力学性能钢筋是钢筋混凝土结构中的主要受力成员，其力学性能直接影响结构的承载能力和变形性能。
常用的钢筋材料包括普通碳素钢筋和高强度钢筋，设计中需要根据结构的要求选择合适的钢筋类型和规格。
3. 受力分析方法3.1 弹性分析方法弹性分析方法是钢筋混凝土结构应力分析的基本方法，它基于弹性力学理论，假设结构在受力过程中没有发生塑性变形。
弹性分析方法可以在设计初期快速预估结构的受力情况，为后续的详细分析提供参考。
3.2 极限状态分析方法极限状态分析方法是一种更准确和全面的应力分析方法，它充分考虑结构的塑性行为和荷载作用。
通过极限状态分析，可以确定结构在承受极限荷载时的应力分布和变形情况，从而指导设计中的材料选用和截面尺寸确定。
4. 设计原则4.1 安全性原则钢筋混凝土结构设计的首要原则是保证结构的安全性。
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2005年第4期压力容器峰值应力基本特性分析和讨论丁伯民(华东理工大学,上海200237)[摘要]对峰值应力是否仅是沿壁厚非线性分布的分量,是否都具有自限性进行分析、讨论。
[关键词]峰值应力;二次应力;非线性分量;自限性;应力集中系数;有限元Fundamental Properties Analysis and Discussion for Peak StressDing Bomin(E ast China Univer sity of S cience and T echnology,S hanghai200237)[Abstract]T he problems of w hether the peak stress is the s tr ess component distributing along thickness in nonlinear and w h ether the peak stres s is self-lim itin g w ere analyz ed and discussed.[Keywords]peak stress,secondary stress,nonlinear component,s elf-limiting,factor of stress concentration,finite element1前言为制订我国的应力分析设计标准,从1983年讨论应力分析法容器设计规定讨论稿开始的二十余年来,对峰值应力仅是沿壁厚的非线性分布分量,其作用范围仅在壁厚的1/4范围以内,以及峰值应力和二次应力相同,其特征是具有自限性的表述,笔者一直提出异议。
争议各方在国内外发表不同观点的文章至少有三、四十篇之多。
全国化工设备设计技术中心站从去年开始,组织有关专家在杭、宁、沪三次进行座谈。
2有限元应用将由三维有限元求得的总应力按照静力等效、等效力矩概念,仅把沿壁厚非线性分布部分划为峰值应力,把均布和线性分布部分划为P m(P L)或Q 的这一做法肯定是保守的。
由于峰值应力沿壁厚可以是均布、线性及非线性分布,所以如按这一方法划分,则就仅将沿壁厚非线性分布的分量从总应力中划出并划归为峰值应力,而将均布、线性分布的、原应属于峰值应力的分量划为P m(P L)或Q。
在采用P m(P L)+P b+Q[3 [R]t进行校核时(不论要否疲劳分析,都要对这一强度范围进行校核),划为P m(P L)或Q的分量就加大了这一应力强度范围,从而使校核结果偏于保守。
如以误划为P m(P L)、Q的峰值应力表示为P c m (P c L)、Q c,则其保守程度为[P m(P L)+P b+Q+P c m (P c L)、Q']/[P m(P L)+P b+Q]。
以双向受R拉压平板上具有应力集中系数K=4的小圆孔或裂纹为例,由于总应力沿板厚基本上是均匀分布的,总应力K R中,P m=R,P b=0,Q=0,F=R(K-1),如将此沿壁厚均匀分布的峰值应力误划为P m,则其保守程度将达(P m+3P m)/P m=4,即增大了了三倍,应该说是保守了。
当然,压力容器中并无只有开孔而无接管的类似结构,但是和拉伸平板上小圆孔或裂缝相类似的例子却有的是,如对接接头处的咬边、余高、棱角值或错边等等,只是一般情况下对这种地方设计人员都只按规范规定,遵守有关的偏差要求,不大会去进行详细的应力分析,也不大会去用三维有限元计算罢了。
但在遇到偏差超标时就要关注这些点了。
已见到由日本购进的某冷凝器,发现环向接头错边超标,担心出事,用三维有限元进行应力分析,仅将总应力中沿壁厚非线性分量划为峰值应力进行评定,导致在设计和水压试验工况不合格,而实际上该冷凝器已完好运行2年的报导就是一例[1],又见到几例用ANSYS、NASTRAN软件对已满足GB150、T B4732所规定等面积补强方法的开孔接管,仅将总应力中沿壁厚的非线性分量划为峰值应力进行评定,得出大部不合格的结果则又是一例[2]。
3自限性问题属于应力分析设计的ASMEⅧ-2,始终把材料、结构、设计计算(包括计算应力的方法和应力分类)、制造、检验、试验看作一个完整的整体,相互呼应,衔接、配合、协调,如改动其中任一者一定要注意是否会涉及到原与之相配合部分的脱节或矛盾。
这里更#1#化工设备与管道第42卷要着重指出的是,应力分类及对各类应力特性的阐述是与其所规定的应力计算方法相匹配的。
对于定义为二次应力的总体结构不连续处的弯曲应力,在附录4-7中规定了用板壳理论求解不连续应力的方法,未提及以弹性力学为基础的有限元方法求解。
采用这一解法和实际情况可能有所出入,但却是目前唯一可以解析求解、实属无奈才采用的方法。
先将相连接的两元件看成相互独立,在同样压力作用下引起不同的变形量,为消除这一/自由0变形(即看成独立元件时的变形)不协调量,在连接边缘处引入大小相等、方向相反的边缘力矩M o和边缘剪力Q o,以保持相连接元件在变形后的协调一致,由M o、Q o在两元件上引起的应力即边缘应力,其中弯曲应力划为二次应力Q,薄膜应力划为局部一次薄膜应力P L,M o、Q o值随载荷的增加、变形不协调量的增加而增加,当两元件之一在某M o、Q o作用下达屈服时,再提高内压有趋势使变形不协调量再增加,设为理想弹塑性材料,由于在屈服应力作用下变形可以任意增加,所以M o、Q o不再增加而保持在刚好使某元件屈服时的该M o、Q o值即可消除欲增加的变形不协调量,从这一角度看,即为ASME Ⅷ-2中所述的/局部屈服和小量变形可以使引起这种应力的条件得到满足0,所以M o、Q o就自动限止,由M o、Q o在两元件上所构成的边缘应力也自动限止,且方向必定相反而构成自平衡应力,当然就带有自限性。
所以,应力的自限性是指该应力仅由变形协调条件导得时所特有。
一切热应力都由变形协调条件导得,在相邻部件或同一部件不同部位上的应力方向必定相反而构成自平衡应力,所以不论是总体或局部热应力,都具有自限性。
峰值应力是局部结构不连续(包括温差)处的应力,它和二次应力不同,无法用求解总体结构不连续处边缘应力的方法导得。
A SM EⅧ-2并未像求解总体结构不连续处的边缘应力那样具体列出局部结构不连续处峰值应力求解方法,而只是原则性地提及:可采用理论的、实验的或光弹的分析,或用有限元应力分析方法所确定的应力集中系数来评定所有状态下局部结构不连续的影响。
[3]可以求解局部结构不连续处应力的理论方法,即指弹性力学方法,其典型的求解实例即为受拉、压平板上小孔周边(或裂纹尖端处)的应力,它和求解总体结构不连续处应力的方法完全不同,并未把连接处划为两个元件,为消除其/自由0变形的不协调而引入自平衡力系M o、Q o,而是取连续的微元体,用弹性力学的全套方程(微体平衡、几何、物理、边界条件和应变连续方程)求解,相邻微元体之间的变形是协调的,应力是连续且方向是相同的,它和外载间满足静力平衡,随外载的增加而增加。
现以受拉平板上孔边(或裂纹尖端处)的应力为例,设板宽为W,板厚为t,孔径或裂纹宽为a,拉伸载荷为P,则拉伸名义应力S=PWt。
随着拉伸载荷由P1、P2、P3的逐步增加,则由弹性力学方法所求得的裂纹尖端应力分布曲线由1、2、3相应提高,见图1a。
如在载荷P3时裂纹尖端刚好屈服,当接近为理想弹塑性材料时,载荷由P3继续增加至P4P5P6,则裂纹尖端屈服区相应扩大,且屈服区外的弹性应力仍和未屈服前的趋势相同,相应增加,见图1b。
按照ASM EⅧ-2对峰值应力的说明:如果F类应力是由应力集中引起的,F值是指由缺口引起的、在名义应力之外并加在名义应力之上的附加应力。
例如,如果板的名义应力强度为S,和具有一个应力集中系数为K的缺口,则P m=S,P b=O,Q=O,F =P m(K-1),而峰值应力强度(笔者注:即孔边或裂纹尖端处的总应力)等于P m+P m(K-1)=K P m[3]。
据此说明,由图1a、1b可见,此处不仅总体一次薄膜应力分量P m随外载的增加而增加,峰值应力分量F 也随外载的增加而增加,如外载停留在P4~P6间的某一值时,则孔边或裂纹尖端处的屈服区也保持某一大小。
这一人所共知的事实,说明由机械载荷在局部结构不连续处由弹性理论所求得的峰值应力确是平衡外载所必需,并不具有自限性。
持不同意见认为:ASMEⅧ-2对峰值应力的上述说明中,对所涉及的名义应力并未作出定义,名义应力不应按板宽W@t计算,而应按(W-a)@t即净截面计算,据此定义的名义应力并不是P m值而应是P c m值,见图2所示的虚线。
于是,按照在名义应力之外并加在名义应力之上的附加应力的说明,峰值应力不是F而应是图2中截面线所示的部分的F c,它在名义应力之上及之下构成了自平衡,说明这类峰值应力也确是自限性应力。
持不同意见者又提出:裂纹尖端处的峰值应力完全是由局部结构不连续所引起的,而不是平衡外# 2 #2005年第4期部机械载荷所需要的。
如果用砂轮打磨一下,把裂纹变成一个深度与裂纹深度相同、而曲率半径较大的凹坑,这峰值应力就几乎消失,而试件照样承载,因为试件最窄处的剩余截面积不变,见图3b。
所以真正平衡外载的是剩余截面上的薄膜和弯曲应力,而非裂纹尖端的峰值应力。
图1a图1b图2现对上述二点进行剖析。
其一,板的名义应力无疑应是按不扣除缺口尺寸的板宽、即名义宽度所计算得的应力,而不应是按扣除缺口尺寸的板宽、即净宽度所计算得的应力。
对容器设计中名义应力的含义,在业中已是极简单的共识,不需、更不必对此作出定义。
例如,以简体上对接接头上的咬边或余高而言,名义应力当然是由对接接头处名义壁厚计算得的应力,不应以扣除咬边或增加余高后的净厚度计算。
更能说明问题的是,经典的双向等值拉伸时平板开小孔处的应力集中系数为2,单向拉伸时为3,双向等值拉压时为4即是根据孔边最大应力和无孔平板名义应力之比得出,有关的材料力学、弹性力学教材或专著在谈及应力集中系数时,都说明了这一点;AST M对应力集中系数也明确地说明:应力集在处的最大应力与无应力集中处名义应力之比。
与之相对应,ASMEⅧ-2对由于应力集中而在疲劳分析中所用的疲劳强度减弱系数就提及,由失效时/无缺口0应力与/缺口0应力之比计算,在开孔接管处的应力指数即定义为所考虑的应力分量与无孔和无补强容器材料所计算得的环向薄膜应力的数值比。
所以,由修正了名义应力的定义并由图2对孔边峰值应力作出解释而得出为自平衡应力、具有自限性是不可取的。
而由图3a所示在缺口尖端处的峰值应力,如将裂纹打磨掉而成图3b,峰值应力的确可予消失,但试件剩余截面的应力由图3a的名义应力而增大。
图3a由缺口尖端处的峰值应力和远离缺口处的名义应力共同平衡外载,图3b则由剩余截面上的、已比名义应力增大了的应力平衡外载,两者外载相同,应力值对宽度积分所构成的面积相同,所以图3a中的峰值应力和薄膜应力一样,为平衡外载所必需,并不具有自限性。