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不连续应力、峰值应力和局部应力的区别和联系

2021-4-2 13:18| 发布者: weixin| 查看: 49| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 不连续应力是板壳力学中特有的概念,不连续应力可以是薄膜应力、也可以是弯曲应力。
不连续应力
基于板壳模型假设,在两个壳体的连接处由于边缘效应而产生的不连续应力,也叫边缘应力。

不连续应力是板壳力学中特有的概念,不连续应力可以是薄膜应力、也可以是弯曲应力。

局部(最大)应力
在弹性力学模型假设中结构中最大的应力,早期计算对简单结构有理论解,如厚壁圆筒的内壁应力,复杂结构一般采用应力集中系数Kt 的概念,Kt 显然是附加在某个均匀分布应力上的系数。

现在,大都采用有限元逼近解。

峰值应力
在其他领域峰值应力与局部最大应力不做区分,如平板开孔的峰值应力和局部最大应力是同一个概念。但在压力容器领域中,则特指结构中与疲劳相关的局部最大应力,峰值应力的计算一般需要一个疲劳强度减弱系数Kf 的概念。显然,Kf 是附加在一次、二次应力之上的系数。

由于疲劳寿命不仅仅与局部最大应力有关,还与应力分布等因素有关,因此Kf <Kt,峰值应力也就小于局部最大应力。

因此,在大多数情况下,采用计算局部最大应力来保守代替峰值应力。

对于Kf <Kt 的一些解释:

试验现象:假设通过光滑试样获得材料疲劳极限为500MPa,但不是说一个结构在应力集中部位应力幅超过500MPa就会发生疲劳失效,而是应力集中部位在一定范围(比如1-3mm)的应力幅都超过疲劳极限后才会发生疲劳失效。

这个范围与应力分布有关,也与材料的特性有关(缺口敏感性),在低周疲劳时,还与疲劳寿命本身有关(如EN13445的疲劳评定方法中的系数选取就会与寿命本身相关)
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还是假设光滑试样获得材料疲劳极限500MPa为例,对应力集中系数kt=2的缺口试样,如果施加250MPa的应力幅,那会在应力集中处产生500MPa的应力幅。如前所述,这个结构还不会发生疲劳失效,只有施加大于250MPa一定值(假设取280MPa),使得应力集中处的应力幅值大于500MPa,在一定范围内的应力幅值均达到或超过500MPa时,缺口试样才发生疲劳失效。

那么,Kf=500/280=1.78,Kf <Kt

来源:设备圈微信公众号(ID:shebeiQ),作者:Itsky。

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