
【化】 local membrane stress
part
【计】 L; LOC
【医】 mero-; topo-
flimsy; slight; tenuity; thin
【医】 lepto-; tenuity; thinness
【化】 membrane stress
局部薄膜应力(Local Primary Membrane Stress)是压力容器与管道设计中的关键概念,指在结构不连续区域(如接管、封头过渡区)产生的、沿壁厚方向均匀分布且具有局部性的薄膜应力。其核心特征与工程意义如下:
汉英对照
力学本质
由内压或机械载荷直接产生,满足力平衡条件,属于一次应力范畴。其局部性源于结构不连续性(如开孔、支座焊缝),但沿壁厚均匀分布,区别于峰值应力。
失效风险
局部薄膜应力过高会导致塑性变形扩展,可能引发整体结构失稳(如接管根部撕裂)。ASME BPVC Section VIII Div.2 将其限制在1.5倍许用应力以内(与总体薄膜应力区别对待)。
典型位置示例
(来源:ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Division 2)
应力类型 | 影响范围 | 失效模式 | 设计限制 |
---|---|---|---|
总体薄膜应力 | 全局分布 | 整体塑性变形 | 1.0 × 许用应力 |
局部薄膜应力 | 局部区域 | 局部塑性累积 | 1.5 × 许用应力 |
弯曲应力 | 沿壁厚线性变化 | 表面屈服 | 1.5 × 许用应力 |
峰值应力 | 极局部 | 疲劳裂纹萌生 | 按疲劳曲线评估 |
ASME BPVC Section VIII
压力容器设计核心标准,定义应力分类原则(Article 5.2)。
《压力容器设计手册》(徐英等 著)
第4章详解局部应力计算方法及强度校核准则。
EN 13445《非火焰接触压力容器》
欧盟标准中对应力分类的等效规定(Section 8)。
采用应力线性化路径法(Stress Linearization),通过有限元分析提取截面应力,分解为薄膜分量与弯曲分量。关键步骤包括:
$$ sigma_{text{membrane}} = frac{1}{t} int_0^t sigma(x) , dx $$
($t$为壁厚,$sigma(x)$为沿厚度应力分布)
注:以上内容综合ASME标准、工程手册及设计实践,确保术语解释的准确性与工程适用性。
局部薄膜应力是压力容器和结构力学中的重要概念,主要特点及解释如下:
局部薄膜应力属于一次应力范畴,指在结构局部区域内沿壁厚均匀分布的应力。其作用范围有限,通常出现在几何突变区域(如开孔、支座附近)或载荷集中部位。
在压力容器分析设计中:
需通过有限元分析或实验手段精确评估局部薄膜应力,避免因局部高应力导致结构失效。设计时需遵循ASME等规范对局部应力的限制要求。
(注:、5、7因权威性低或内容相关性不足未直接引用)
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