
【化】 secondary stress
二次应力(Secondary Stress)是工程力学中的核心概念,指结构因变形受约束或温度变化等因素产生的自平衡应力。与一次应力不同,二次应力不会直接导致结构破坏,但长期作用可能引发疲劳失效。根据ASME锅炉与压力容器规范(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)的界定,这类应力具有以下特征:
产生机理
来源于位移协调需求,当结构部件因温度梯度、材料收缩膨胀或相邻构件位移而产生变形时,若变形受几何约束限制即形成二次应力。典型表现为压力容器接管区的局部弯曲应力。
分类标准
ASME III核设施规范将二次应力细分为:
该分类方法已成为压力容器设计的重要依据。
工程控制
管道系统设计中,二次应力计算遵循ASME B31.3规范的能量补偿原则,通过柔性分析确保应力幅值在许用范围内。典型控制指标为位移应力范围不超过3S_m(材料设计应力强度)。
失效模式
英国中央电力局(CEGB)的R6评估准则指出,二次应力虽不参与极限载荷计算,但会影响裂纹扩展速率。在核电设备完整性评估中,需结合一次/二次应力组合进行断裂力学分析。
二次应力是工程力学中的重要概念,其核心定义和特性如下:
二次应力指由结构自身约束或相邻部件约束引起的应力,例如热膨胀受限产生的热应力,或结构变形不连续导致的附加应力。它与直接平衡外部载荷的一次应力不同,主要源于变形协调需求。
特征 | 一次应力 | 二次应力 |
---|---|---|
产生原因 | 直接平衡外部载荷 | 结构约束或变形协调 |
破坏性 | 可能导致整体失效 | 通常不会单独引发破坏 |
自限性 | 无 | 有 |
典型实例 | 压力容器内压产生的应力 | 管道热膨胀受限的应力 |
在压力容器设计中,二次应力需与一次应力叠加校核,但因其自限性,允许采用更宽松的评定标准。需特别注意循环载荷下的疲劳问题,此时二次应力可能成为失效主因。
(完整定义可参考、5、7的详细论述)
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