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: 728| 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）

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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