
【化】 secondary stress
二次應力(Secondary Stress)是工程力學中的核心概念,指結構因變形受約束或溫度變化等因素産生的自平衡應力。與一次應力不同,二次應力不會直接導緻結構破壞,但長期作用可能引發疲勞失效。根據ASME鍋爐與壓力容器規範(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)的界定,這類應力具有以下特征:
産生機理
來源于位移協調需求,當結構部件因溫度梯度、材料收縮膨脹或相鄰構件位移而産生變形時,若變形受幾何約束限制即形成二次應力。典型表現為壓力容器接管區的局部彎曲應力。
分類标準
ASME III核設施規範将二次應力細分為:
該分類方法已成為壓力容器設計的重要依據。
工程控制
管道系統設計中,二次應力計算遵循ASME B31.3規範的能量補償原則,通過柔性分析确保應力幅值在許用範圍内。典型控制指标為位移應力範圍不超過3S_m(材料設計應力強度)。
失效模式
英國中央電力局(CEGB)的R6評估準則指出,二次應力雖不參與極限載荷計算,但會影響裂紋擴展速率。在核電設備完整性評估中,需結合一次/二次應力組合進行斷裂力學分析。
二次應力是工程力學中的重要概念,其核心定義和特性如下:
二次應力指由結構自身約束或相鄰部件約束引起的應力,例如熱膨脹受限産生的熱應力,或結構變形不連續導緻的附加應力。它與直接平衡外部載荷的一次應力不同,主要源于變形協調需求。
特征 | 一次應力 | 二次應力 |
---|---|---|
産生原因 | 直接平衡外部載荷 | 結構約束或變形協調 |
破壞性 | 可能導緻整體失效 | 通常不會單獨引發破壞 |
自限性 | 無 | 有 |
典型實例 | 壓力容器内壓産生的應力 | 管道熱膨脹受限的應力 |
在壓力容器設計中,二次應力需與一次應力疊加校核,但因其自限性,允許采用更寬松的評定标準。需特别注意循環載荷下的疲勞問題,此時二次應力可能成為失效主因。
(完整定義可參考、5、7的詳細論述)
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