
【化】 local membrane stress
part
【計】 L; LOC
【醫】 mero-; topo-
flimsy; slight; tenuity; thin
【醫】 lepto-; tenuity; thinness
【化】 membrane stress
局部薄膜應力(Local Primary Membrane Stress)是壓力容器與管道設計中的關鍵概念,指在結構不連續區域(如接管、封頭過渡區)産生的、沿壁厚方向均勻分布且具有局部性的薄膜應力。其核心特征與工程意義如下:
漢英對照
力學本質
由内壓或機械載荷直接産生,滿足力平衡條件,屬于一次應力範疇。其局部性源于結構不連續性(如開孔、支座焊縫),但沿壁厚均勻分布,區别于峰值應力。
失效風險
局部薄膜應力過高會導緻塑性變形擴展,可能引發整體結構失穩(如接管根部撕裂)。ASME BPVC Section VIII Div.2 将其限制在1.5倍許用應力以内(與總體薄膜應力區别對待)。
典型位置示例
(來源:ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Division 2)
應力類型 | 影響範圍 | 失效模式 | 設計限制 |
---|---|---|---|
總體薄膜應力 | 全局分布 | 整體塑性變形 | 1.0 × 許用應力 |
局部薄膜應力 | 局部區域 | 局部塑性累積 | 1.5 × 許用應力 |
彎曲應力 | 沿壁厚線性變化 | 表面屈服 | 1.5 × 許用應力 |
峰值應力 | 極局部 | 疲勞裂紋萌生 | 按疲勞曲線評估 |
ASME BPVC Section VIII
壓力容器設計核心标準,定義應力分類原則(Article 5.2)。
《壓力容器設計手冊》(徐英等 著)
第4章詳解局部應力計算方法及強度校核準則。
EN 13445《非火焰接觸壓力容器》
歐盟标準中對應力分類的等效規定(Section 8)。
采用應力線性化路徑法(Stress Linearization),通過有限元分析提取截面應力,分解為薄膜分量與彎曲分量。關鍵步驟包括:
$$ sigma_{text{membrane}} = frac{1}{t} int_0^t sigma(x) , dx $$
($t$為壁厚,$sigma(x)$為沿厚度應力分布)
注:以上内容綜合ASME标準、工程手冊及設計實踐,确保術語解釋的準确性與工程適用性。
局部薄膜應力是壓力容器和結構力學中的重要概念,主要特點及解釋如下:
局部薄膜應力屬于一次應力範疇,指在結構局部區域内沿壁厚均勻分布的應力。其作用範圍有限,通常出現在幾何突變區域(如開孔、支座附近)或載荷集中部位。
在壓力容器分析設計中:
需通過有限元分析或實驗手段精确評估局部薄膜應力,避免因局部高應力導緻結構失效。設計時需遵循ASME等規範對局部應力的限制要求。
(注:、5、7因權威性低或内容相關性不足未直接引用)
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