不连续应力产生的原因,特性及处理方法

原创 胡伟明  2020-10-16 20:56:00  阅读 51 次 评论 0 条
摘要:

原因工程实际中的壳体结构,绝大部分都是由几种简单的壳体组合连接而成,两个元件连接处的平行圆称为连接边缘。在两壳体连接处,若把两壳体作为自由体,即在内压作用下自由变形,在连接处的薄膜位移和转角一般不相等,而实际上这两个壳体是连接在一起的,即两壳体在连接处的位移和转角必须相等。这样在两个壳体连接处附近形成一种约束,迫使连接处壳体发生局部的弯曲变形,在连接边缘就产生了抵抗这种变形的局部应力,使这一区域的总应力增大。由于这种总体结构不连续,在连接边缘附近的局部区域出现衰减很快的应力增大现象,称为“不连续

原因

工程实际中的壳体结构,绝大部分都是由几种简单的壳体组合连接而成,两个元件连接处的平行圆称为连接边缘。在两壳体连接处,若把两壳体作为自由体,即在内压作用下自由变形,在连接处的薄膜位移和转角一般不相等,而实际上这两个壳体是连接在一起的,即两壳体在连接处的位移和转角必须相等。这样在两个壳体连接处附近形成一种约束,迫使连接处壳体发生局部的弯曲变形,在连接边缘就产生了抵抗这种变形的局部应力,使这一区域的总应力增大。

由于这种总体结构不连续,在连接边缘附近的局部区域出现衰减很快的应力增大现象,称为“不连续效应”或“边缘效应”。由此引起的局部应力称为“不连续应力”或“边缘应力”。

特性

(1)局部性

不同结构的组合壳,在连接边缘处,有不同的边缘应力,有的边缘效应显著,其应力可达到很大的数值。但它们都有一个共同特性,即影响范围很小,这些应力只存在于连接处附近的局部区域。这种性质称为不连续应力的局部性。例如,受边缘力和力矩作用的圆柱壳,随着离边缘距离x的增加,各内力呈指数函数迅速衰减以至消失。

(2)自限性

不连续应力的另一个特性是自限性。边缘应力是由于相邻壳体在连接处的薄膜变形不相等,两壳体连接边缘的变形受到弹性约束所致,因此对于用塑性材料制造的壳体,当连接边缘的局部区产生塑性变形,这种弹性约束就开始缓解,变形不会连续发展,边缘应力也自动限制,这种性质称为不连续应力的自限性。

处理方法

由于不连续应力具有局部性和自限性,对于受静载荷作用的塑性材料壳体,在设计中一般不作具体计算,仅采取结构上作局部处理的办法来限制其应力水平。但对于脆性材料壳体、经受疲劳载荷或低温的壳体等,过高的不连续应力可能导致壳体的疲劳失效或脆性破坏,因而在设计中应按有关规定计算并限制不连续应力。


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