一次应力,二次应力,峰值应力.ppt

压力管道与压力容器应力分类比较 压力容器应力分析人员接触到管道应力分析时往往感到困惑的是 在压力管道应力分析和压力容器分析设计中 均将应力划分为一次应力和二次应力 但其具体分类方法和校核条件却有所不同 管道应力分析人员在接触到压力容器分析设计时同样存在上述问题 由于压力管道和压力容器分别采用了薄壁和厚壁模型 另外压力容器分析设计侧重于局部应力的详细分析 管道应力分析则主要是对管道系统总体的分析 压力容器设计所采用的标准分为两类 一类是按规则设计 另一类是按分析进行设计 常规设计一般以简化计算公式为基础 再加上一些经验系数 不进行应力分析 而分析设计中 首先将应力划分为一次应力和二次应力两大类 二者的定义相似 一次应力 为平衡压力与其它机械荷载所必须的法向应力或剪应力 其特点是非自限性 即当结构内的塑性区扩展达到极限状态 使之变成几何可变的机构时 即使荷载不再增加 仍将产生不可限制的塑性流动 直至破坏 二次应力 为满足外部约束条件或结构自身变形的连续要求所须的法向应力或剪应力 二次应力的基本特征是具有自限性 即局部屈服和小量变形就可以使约束条件或变形连续要求得到满足 从而变形不再继续增大 进一步将一次应力划分为一次总体薄膜应力 一次局部薄膜应力和一次弯曲应力 其定义如下 薄膜应力 沿截面均匀分布的应力成分 它等于沿所考虑截面厚度的应力平均值 一次总体薄膜应力 影响范围遍及整个结构的一次薄膜应力 一次局部薄膜应力 影响范围仅限于结构局部区域的一次薄膜应力 通常其应力水平大于一次总体薄膜应力 一次弯曲应力 由内压力或其他机械荷载所引起的沿截面厚度线性分布的应力 一次弯曲应力不能简单理解为由弯矩引起的应力 它实际上是值沿厚度线性变化的那一部分应力 另外在分析设计中还提出了峰值应力的概念 其定义如下 峰值应力 由局部结构不连续或局部热应力影响而引起的附加于一次加二次应力的应力增量 它不是应力集中处最大应力的全值 而是扣除一次应力与二次应力之后的增量部分 峰值应力的基本特征是局部性与自限性 在压力容器分析设计中采用的强度理论是最大剪应力理论 最大剪应力理论的当量应力是第一主应力与第三主应力之差 在压力容器分析设计中 将这一当量应力定义为应力强度 压力容器分析设计中各类应力的校核条件为 一次总体薄膜应力强度一次局部薄膜应力强度一次薄膜应力加一次弯曲应力强度一次加二次应力强度 在压力管道应力分析中 一次应力和二次应力的概念与压力容器分析设计中的定义基本相同 只是不再分为一次总体薄膜应力 一次局部薄膜应力和一次弯曲应力 也没有峰值应力的概念 这主要是压力管道应力分析中采用了薄壁假设 各应力沿壁厚均匀分布以及不进行详细的局部应力分析的缘故 压力管道应力分析的重点是整个管系的应力和柔性 管道系统采用梁模型进行模拟 对于几何不连续处的应力集中 压力管道应力分析中采用应力增大系数的方法进行处理 总体来讲 工艺管道应力校核条件具有以下主要特点 以ASMEB31 3为代表 1 工艺管道一次应力的校核条件只校核管道纵向应力 不遵循最大剪应力理论和其它强度理论 二次应力校核条件中采用了最大剪应力理论 但在计算当量应力时只考虑弯矩和扭矩的作用不考虑管道轴向力的影响 2 工艺管道应力分析中 不计算局部薄膜应力和弯曲应力 因此一次应力就是一次总体薄膜应力 其一次应力的校核条件 相当于压力容器分析设计的一次总体薄膜应力的校核条件 3 工艺管道二次应力的校核条件来源于结构的安定性条件 其理论基础与压力容器一次加二次应力的校核条件完全相同 满足结构安定性条件可以防止低周疲劳 4