一次應力
一次應力是平衡壓力與其他機械載荷所必需的應力,是維持結構各部分平衡直接需要的。一次應力屬于非自限性應力,達到極限狀態,即使載荷不再增加,仍可產生不可限制的塑性流動,直至破壞。一次應力按沿壁厚分布情況可分為一次總體薄膜應力(Pm)和一次彎曲應力(Pb),一次總體薄膜應力沿壁厚方向均勻分布,影響范圍遍及整個受壓元件,一旦達到屈服點,受壓元件整體發生屈服,應力不重新分布一直到整體破壞。例如,薄膜圓筒壓力容器中有受內壓引起的環向薄膜應力。一次彎曲應力是平衡壓力或其他機械載荷所需的沿厚度方向線性分布的彎曲應力,例如平板封頭中央部分在內壓作用下所產生的彎曲應力。
除此之外,還有一種應力稱為局部薄膜應力(Pl)。它是由內壓和其他機械載荷引起的薄膜應力及邊緣效應中應力的薄膜部分的統稱,即局部應力區中薄膜應力的總量。這種應力不像一次總體薄膜應力那樣沿容器的整體或在很大區域內都有分布,而只在局部區域發生,影響范圍僅限于結構局部區域。
二次應力(Q)
二次應力是為滿足相鄰元件間的約束條件或結構自身變形的連續性要求所需的應力,實際上它是同一次應力一起滿足變形連續(協調)要求,也即是為滿足變形協調要求的附加應力。在材料有足夠塑性的前提下,二次應力水平的高低對結構的承載能力并無影響。當二次應力超過屈服極限以后,就產生局部的塑性流動。一旦塑性變形彌補了一次應力引起的彈性變形不連續,變形協調得以滿足,塑性流動就會自動停止。因此,在一次加載的悄況下,破壞過程就不會繼續下去,這就是二次應力所具有的“自限性”。如封頭與筒體連接處的總體不連續結構在內壓作用下由于邊緣剪切和彎矩在筒體和封頭上所引起的彎曲應力,固定管板式換熱器在管殼上的溫差應力均屬于二次應力。