
【化】 dangerous section; minimum life section
在工程力學與材料科學領域,"危險截面"(Critical Cross-Section / Dangerous Section)指構件在受力時最可能發生失效(如斷裂、屈服或過大變形)的特定橫截面。其核心特征與判定依據如下:
最大應力集中點
危險截面通常是構件中工作應力達到最大值的位置,可能由截面尺寸突變(如凹槽、孔洞)、載荷突變或約束條件引起。例如,階梯軸在軸肩處的應力集中系數顯著升高,易成為危險截面。
來源:中國機械工程學會《機械設計手冊》
材料強度薄弱區
若截面存在材料缺陷(夾雜物、裂紋)、熱處理不均勻或腐蝕損傷,即使應力非最大值,也可能因局部強度不足成為危險截面。
來源:ASM International, "Metals Handbook: Fracture and Fatigue"
依據力學原理,危險截面需滿足以下條件之一:
$$ sqrt{frac{1}{2}left[ (sigma_1-sigma_2) + (sigma_2-sigma_3) + (sigma_3-sigma_1) right]} geq frac{sigma_s}{n} $$
公式來源:GB/T 228.1-2021《金屬材料 拉伸試驗 第1部分:室溫試驗方法》
橋梁桁架節點闆
節點闆螺栓孔邊緣因應力集中和焊接殘餘應力,常被識别為危險截面,需進行疲勞強度校核(參考《公路鋼結構橋梁設計規範》JTG D64)。
來源:交通運輸部《公路工程技術标準》
壓力容器開孔接管處
開孔導緻的截面削弱和局部高應力,使其成為典型危險截面,需按ASME BPVC Section VIII進行補強設計。
來源:ASME Boiler and Pressure Vessel Code
中文 | 英文 | 定義關聯 |
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危險截面 | Critical Cross-Section | 主術語 |
臨界截面 | Fracture-Critical Section | 強調斷裂失效風險 |
最不利截面 | Most Severely Stressed Section | 側重應力極值 |
注:部分術語參考ASTM E1823《斷裂力學測試标準術語》
危險截面是材料力學中的重要概念,指構件中可能最先發生破壞的橫截面。其定義和判定依據如下:
危險截面是最大應力所在的橫截面。當構件承受外力時,不同截面的應力分布不同,材料破壞往往發生在應力超過材料強度極限的位置。
内力最大原則
在簡單受力情況下(如純扭轉、純彎曲),危險截面通常出現在軸力、剪力、扭矩或彎矩最大的位置。例如:
應力集中因素
若截面尺寸突變(如孔洞、凹槽等),即使内力非最大,也可能因局部應力集中成為危險截面。
綜合判斷
實際工程中需同時考慮内力大小、截面幾何特性(如最小截面積)及材料強度,通過應力計算确定最大應力點所在截面。
危險截面的判定需滿足最大應力條件: $$ sigma{max} = frac{M{max}}{Wz} leq [sigma] $$ 其中,$M{max}$為最大彎矩,$W_z$為抗彎截面系數,$[sigma]$為許用應力。
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