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承壓設(shè)備應(yīng)力及安全系數(shù)的概念

包郵 承壓設(shè)備應(yīng)力及安全系數(shù)的概念

作者：陳孫藝
出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2022-06-01
開本： 16開 頁數(shù)： 422
中 圖 價(jià):¥138.6(7.0折) 定價(jià)  ¥198.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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承壓設(shè)備應(yīng)力及安全系數(shù)的概念 版權(quán)信息

承壓設(shè)備應(yīng)力及安全系數(shù)的概念 內(nèi)容簡介

本書通過對應(yīng)力及安全系數(shù)的定義、表達(dá)式、概念發(fā)展及影響因索的闡述揭示了承壓設(shè)備應(yīng)力與安全系數(shù)的本質(zhì)作用；通過詞匯的分類、選取和棄用，以及詞匯體系評述介紹了應(yīng)力和安全系數(shù)詞匯的梳理方法。按照概念內(nèi)涵特性、表觀特性、量化特性和結(jié)構(gòu)特性四大主題及其上下位細(xì)分層級的矩陣坐標(biāo)對承壓設(shè)備的628個(gè)應(yīng)力詞匯進(jìn)行了分類，對詞匯概念進(jìn)行歸納、解釋和比較，討論了近義詞組的區(qū)別。根據(jù)安全系數(shù)的含義、作用、依據(jù)和影響因素，綜述了對安全系數(shù)作用的正確認(rèn)識以及當(dāng)前安全評價(jià)理論和方法的發(fā)展；對124個(gè)安全系數(shù)詞匯的基本概念進(jìn)行了28種分類比較。 本書可作為機(jī)械工程專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)工程教育、從事承壓設(shè)備研究、分析設(shè)計(jì)等工程實(shí)踐的參考書，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生使用。

承壓設(shè)備應(yīng)力及安全系數(shù)的概念 目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 應(yīng)力詞匯面臨的問題 1
1.1.1 應(yīng)力概念復(fù)雜化的現(xiàn)實(shí)性 1
1.1.2 應(yīng)力概念信息化的規(guī)范性 4
1.1.3 應(yīng)力概念系統(tǒng)化的資源需求 8
1.2 應(yīng)力及安全系數(shù)的本質(zhì)作用 11
1.2.1 應(yīng)力及安全系數(shù)的作用 11
1.2.2 應(yīng)力的影響因素 14
1.3 應(yīng)力和安全系數(shù)詞匯的梳理方法 20
1.3.1 詞匯的分類及選取 20
1.3.2 詞匯的聯(lián)系及體系 23
參考文獻(xiàn) 28
第2章 內(nèi)涵特性的應(yīng)力概念 31
2.1 應(yīng)力的理論性 32
2.1.1 正應(yīng)力、徑向正應(yīng)力、環(huán)向正應(yīng)力、軸向正應(yīng)力和復(fù)合正應(yīng)力 32
2.1.2 切應(yīng)力、徑向切應(yīng)力、環(huán)向切應(yīng)力、黏性切應(yīng)力、平均剪應(yīng)力、*大剪應(yīng)力和主剪應(yīng)力 33
2.1.3 主應(yīng)力、*大主應(yīng)力、中間主應(yīng)力、*小主應(yīng)力和平均主應(yīng)力 36
2.1.4 靜水應(yīng)力和平均法向應(yīng)力 40
2.1.5 全應(yīng)力和斜面應(yīng)力 41
2.1.6 外加應(yīng)力、內(nèi)應(yīng)力和內(nèi)聚應(yīng)力 44
2.1.7 體積應(yīng)力、八面體應(yīng)力和體積平均應(yīng)力 46
2.1.8 偏應(yīng)力和主偏應(yīng)力 49
2.1.9 薄膜應(yīng)力和薄膜內(nèi)力 50
2.1.10 彈性應(yīng)力、塑性應(yīng)力和彈塑性應(yīng)力 51
2.2 應(yīng)力的成因性 55
2.2.1 載荷應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力 55
2.2.2 內(nèi)壓應(yīng)力和外壓應(yīng)力 56
2.2.3 振動(dòng)應(yīng)力和摩擦應(yīng)力 57
2.2.4 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、離心應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和撓曲應(yīng)力 58
2.2.5 錯(cuò)配應(yīng)力、摻入體應(yīng)力、基體應(yīng)力和基底應(yīng)力 60
2.2.6 熱應(yīng)力、溫度應(yīng)力、焊接應(yīng)力、焊接熱應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力 61
2.2.7 化學(xué)應(yīng)力、物理應(yīng)力、誘導(dǎo)應(yīng)力和生長應(yīng)力 68
2.3 應(yīng)力的工程性 69
2.3.1 拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、擠壓應(yīng)力、承載應(yīng)力、支承應(yīng)力和成偶壓應(yīng)力 69
2.3.2 相變應(yīng)力、收縮應(yīng)力、拘束應(yīng)力、約束應(yīng)力、回?zé)釕?yīng)力、鑄造應(yīng)力和干涉應(yīng)力 75
2.3.3 裝配應(yīng)力、安裝應(yīng)力、控制應(yīng)力和目標(biāo)應(yīng)力 76
2.3.4 公稱應(yīng)力、公稱應(yīng)力幅、正常應(yīng)力、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力和規(guī)范應(yīng)力 78
2.3.5 屈服應(yīng)力和抗拉應(yīng)力 81
2.3.6 伸長應(yīng)力、比例伸長應(yīng)力、規(guī)定總伸長應(yīng)力、規(guī)定殘余伸長應(yīng)力、規(guī)定非比例伸長應(yīng)力和定伸應(yīng)力 82
2.3.7 計(jì)算應(yīng)力、設(shè)計(jì)應(yīng)力、設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度和公稱設(shè)計(jì)應(yīng)力 83
2.3.8 試驗(yàn)應(yīng)力、預(yù)測應(yīng)力和凍結(jié)應(yīng)力 84
2.3.9 操作應(yīng)力、運(yùn)行應(yīng)力、工作應(yīng)力和介質(zhì)應(yīng)力 85
2.3.10 強(qiáng)化應(yīng)力、剛化應(yīng)力和應(yīng)力硬化 85
2.3.11 預(yù)應(yīng)力、溫預(yù)應(yīng)力、套合應(yīng)力和縮合應(yīng)力 86
2.3.12 環(huán)境應(yīng)力、加速應(yīng)力、正常應(yīng)力和實(shí)際應(yīng)力 90
2.3.13 中性應(yīng)力、土體應(yīng)力、地應(yīng)力和混凝土應(yīng)力 90
2.4 應(yīng)力的安全性 91
2.4.1 外加應(yīng)力、安全應(yīng)力和危險(xiǎn)應(yīng)力 91
2.4.2 許用應(yīng)力、基本許用應(yīng)力、許用切應(yīng)力、許用臨界壓應(yīng)力、臨界許用壓應(yīng)力、許用彎曲應(yīng)力、臨界壓縮應(yīng)力和許用薄膜應(yīng)力 92
2.4.3 材料許用應(yīng)力、結(jié)構(gòu)許用應(yīng)力、熱應(yīng)力的許用應(yīng)力和組合許用應(yīng)力 95
2.4.4 彈性許用應(yīng)力、塑性許用應(yīng)力、蠕變許用應(yīng)力和斷裂許用應(yīng)力 98
2.4.5 設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度、許用應(yīng)力強(qiáng)度、組合許用應(yīng)力強(qiáng)度和許用設(shè)計(jì)應(yīng)力 99
2.4.6 極限應(yīng)力、單位應(yīng)力、極限單位應(yīng)力、臨界應(yīng)力、開裂應(yīng)力、門檻應(yīng)力和臨界應(yīng)力強(qiáng)度 102
2.4.7 屈曲應(yīng)力 105
2.4.8 失效應(yīng)力、失穩(wěn)應(yīng)力、垮塌應(yīng)力、斷裂應(yīng)力、破壞應(yīng)力和爆破應(yīng)力 107
2.4.9 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力分類 109
2.4.10 自限應(yīng)力和補(bǔ)償應(yīng)力 114
參考文獻(xiàn) 114
第3章 表觀特性的應(yīng)力概念 122
3.1 應(yīng)力的分布性 123
3.1.1 整體應(yīng)力和局部應(yīng)力 123
3.1.2 均勻應(yīng)力、均化應(yīng)力、梯度應(yīng)力和應(yīng)力修勻 124
3.1.3 分散應(yīng)力、應(yīng)力集中、不連續(xù)應(yīng)力和偏心應(yīng)力 125
3.1.4 點(diǎn)應(yīng)力、面應(yīng)力、截面平均應(yīng)力、高斯點(diǎn)應(yīng)力、節(jié)點(diǎn)應(yīng)力和單元應(yīng)力 129
3.1.5 基本應(yīng)力、基準(zhǔn)應(yīng)力和無量綱應(yīng)力 134
3.1.6 遠(yuǎn)場應(yīng)力、近場應(yīng)力、近源應(yīng)力、遠(yuǎn)源應(yīng)力、根部應(yīng)力、邊緣應(yīng)力、一步應(yīng)力和兩步應(yīng)力 137
3.1.7 邊界應(yīng)力、非自由邊界應(yīng)力和自由邊界應(yīng)力 139
3.1.8 有限元應(yīng)力(皮奧拉-基爾霍夫應(yīng)力、任意點(diǎn)應(yīng)力、切面應(yīng)力、相對應(yīng)力、膜面應(yīng)力) 140
3.1.9 解析解應(yīng)力與檢測應(yīng)力 142
3.2 應(yīng)力的方位性 142
3.2.1 周向應(yīng)力、靜壓應(yīng)力、圓周應(yīng)力、切向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力和橫向應(yīng)力 142
3.2.2 軸向應(yīng)力、經(jīng)向應(yīng)力、縱向應(yīng)力和緯向應(yīng)力 145
3.2.3 內(nèi)壁應(yīng)力、外壁應(yīng)力、表面應(yīng)力和徑向應(yīng)力 146
3.2.4 多向應(yīng)力、多軸應(yīng)力、單軸應(yīng)力、雙軸應(yīng)力、軸對稱應(yīng)力、雙軸應(yīng)力比和三軸應(yīng)力度 147
3.2.5 應(yīng)力線、應(yīng)力曲面、應(yīng)力云圖、應(yīng)力場、應(yīng)力橢球和應(yīng)力橢圓 150
3.2.6 T應(yīng)力、廣義T應(yīng)力和垂直應(yīng)力 156
3.3 應(yīng)力的組合性 157
3.3.1 單向應(yīng)力、組合應(yīng)力、綜合應(yīng)力、總應(yīng)力和應(yīng)力總值 157
3.3.2 分部應(yīng)力、疊加應(yīng)力和要素應(yīng)力 159
3.3.3 應(yīng)力張量、應(yīng)力矢量、球應(yīng)力、偏應(yīng)力和背應(yīng)力 160
3.3.4 應(yīng)力分量和應(yīng)力不變量 163
3.4 應(yīng)力的狀態(tài)性 165
3.4.1 應(yīng)力狀態(tài)和復(fù)雜應(yīng)力 165
3.4.2 位移應(yīng)力、持續(xù)應(yīng)力、形變應(yīng)力、膨脹應(yīng)力、管道應(yīng)力和管系應(yīng)力 165
3.4.3 穩(wěn)定應(yīng)力、變化應(yīng)力、波動(dòng)應(yīng)力、穩(wěn)態(tài)應(yīng)力、瞬態(tài)應(yīng)力、固定應(yīng)力、平衡應(yīng)力和自平衡應(yīng)力 167
3.4.4 靜應(yīng)力和動(dòng)應(yīng)力 169
3.4.5 平臺應(yīng)力和動(dòng)態(tài)應(yīng)力 170
3.4.6 奇異應(yīng)力和應(yīng)力奇異 171
3.4.7 滿應(yīng)力、飽和應(yīng)力、過載應(yīng)力和超應(yīng)力 171
3.4.8 高應(yīng)力和低應(yīng)力 172
3.4.9 蠕變應(yīng)力、有效蠕變應(yīng)力、松弛應(yīng)力、等效蠕變應(yīng)力和單軸蠕變試驗(yàn)應(yīng)力 173
參考文獻(xiàn) 176
第4章 量化特性的應(yīng)力概念 183
4.1 相當(dāng)應(yīng)力主題 184
4.1.1 相當(dāng)應(yīng)力和當(dāng)量應(yīng)力 185
4.1.2 當(dāng)量載荷的應(yīng)力、當(dāng)量主應(yīng)力、當(dāng)量名義應(yīng)力和折算應(yīng)力 187
4.1.3 有效應(yīng)力、表觀應(yīng)力和凈應(yīng)力 190
4.1.4 塑性等效應(yīng)力、等效應(yīng)力、等時(shí)應(yīng)力、等應(yīng)力和等效力 192
4.1.5 當(dāng)量結(jié)構(gòu)應(yīng)力 195
4.1.6 當(dāng)量線性應(yīng)力、線性化應(yīng)力、線性應(yīng)力和非線性應(yīng)力 196
4.1.7 應(yīng)力的轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)化 198
4.2 應(yīng)力強(qiáng)度主題 206
4.2.1 強(qiáng)度理論及其應(yīng)力 206
4.2.2 應(yīng)力組合及其強(qiáng)度極限值 207
4.2.3 屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度 208
4.2.4 應(yīng)力系數(shù)、應(yīng)力參數(shù)、應(yīng)力指數(shù)、應(yīng)力因數(shù)和應(yīng)力常數(shù) 210
4.3 疲勞分析主題 214
4.3.1 疲勞應(yīng)力、擾動(dòng)應(yīng)力和疲勞強(qiáng)度 214
4.3.2 平均應(yīng)力、脈動(dòng)應(yīng)力和谷值應(yīng)力 218
4.3.3 應(yīng)力類型和應(yīng)力參量 221
4.3.4 虛擬應(yīng)力、虛擬應(yīng)力幅、虛擬臨界應(yīng)力、虛假應(yīng)力和虛應(yīng)力 222
4.3.5 對比應(yīng)力、約化應(yīng)力和歸一化應(yīng)力 224
4.3.6 交變應(yīng)力、重復(fù)應(yīng)力、反復(fù)應(yīng)力、完全反向應(yīng)力、當(dāng)量交變應(yīng)力和反向應(yīng)力 225
4.3.7 核應(yīng)力、變形可能應(yīng)力和靜力可能應(yīng)力 226
4.3.8 應(yīng)力比 228
4.4 名義應(yīng)力主題 231
4.4.1 名義應(yīng)力、彈性名義應(yīng)力和彈性計(jì)算應(yīng)力 231
4.4.2 名義應(yīng)力幅 232
4.4.3 真應(yīng)力和偽應(yīng)力 233
4.4.4 特殊應(yīng)力、特征應(yīng)力、表征應(yīng)力、代表應(yīng)力和修正應(yīng)力 235
4.5 殘余應(yīng)力主題 236
4.5.1 殘余應(yīng)力 237
4.5.2 宏觀應(yīng)力和微觀應(yīng)力 239
4.5.3 偶應(yīng)力、斜截面應(yīng)力和拉格朗日應(yīng)力 241
4.6 參考應(yīng)力主題 244
4.6.1 參考應(yīng)力 244
4.6.2 流變應(yīng)力、局部流變應(yīng)力和動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力 248
4.6.3 靜態(tài)流動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)態(tài)流動(dòng)應(yīng)力 252
4.6.4 外加應(yīng)力、加載應(yīng)力和閾值應(yīng)力 254
4.6.5 初應(yīng)力和初始應(yīng)力 254
4.6.6 附加應(yīng)力、雷諾應(yīng)力、黏性應(yīng)力 254
4.6.7 主要應(yīng)力和次要應(yīng)力 256
4.6.8 廣義應(yīng)力、二維應(yīng)力和三維應(yīng)力 257
4.7 概念發(fā)展主題 259
4.7.1 綜合分析主題 259
4.7.2 屈服理論的發(fā)展及應(yīng)力新概念 259
4.7.3 應(yīng)力概念及詞匯的發(fā)展 264
參考文獻(xiàn) 266
第5章 結(jié)構(gòu)特性的應(yīng)力概念 275
5.1 典型情況的應(yīng)力分類 276
5.1.1 常見典型結(jié)構(gòu)及典型載荷的應(yīng)力 276
5.1.2 典型應(yīng)力分類表及特殊結(jié)構(gòu)應(yīng)力的解讀 282
5.1.3 典型結(jié)構(gòu)應(yīng)力許可值 286
5.2 復(fù)合結(jié)構(gòu)的特殊應(yīng)力 288
5.2.1 焊接襯里筒體的特殊應(yīng)力 289
5.2.2 多層復(fù)合筒體的特殊應(yīng)力 290
5.2.3 材料復(fù)合結(jié)構(gòu)的特殊應(yīng)力 292
5.2.4 結(jié)構(gòu)組合的特殊應(yīng)力 295
5.2.5 異形容器的應(yīng)力 297
5.3 結(jié)構(gòu)成形的特殊應(yīng)力 298
5.3.1 殼體成形的特殊應(yīng)力 298
5.3.2 殼體表層的特殊應(yīng)力 301
5.3.3 管件成形的特殊應(yīng)力 302
5.4 常見結(jié)構(gòu)非典型熱應(yīng)力 309
5.4.1 換熱器的特殊熱應(yīng)力 309
5.4.2 反應(yīng)器的特殊熱應(yīng)力 312
5.4.3 鍋爐系統(tǒng)的特殊熱應(yīng)力 316
5.4.4 板殼的特殊熱應(yīng)力 319
5.5 一次結(jié)構(gòu)與二次結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力 320
5.5.1 基于一次結(jié)構(gòu)法的撓性管板強(qiáng)度計(jì)算 321
5.5.2 一次結(jié)構(gòu)法案例分析思路 323
5.5.3 內(nèi)壓作用下的一次應(yīng)力計(jì)算及校核 325
5.5.4 內(nèi)壓作用下的二次應(yīng)力計(jì)算及校核 328
5.5.5 計(jì)算及分析方法小結(jié) 331
參考文獻(xiàn) 334
第6章 關(guān)于安全系數(shù)的認(rèn)識 339
6.1 壓力容器設(shè)計(jì)與安全系數(shù) 339
6.1.1 壓力容器應(yīng)力分析設(shè)計(jì)法和規(guī)則設(shè)計(jì)法的比較 339
6.1.2 安全系數(shù)的影響因素 341
6.2 安全系數(shù)的定義 342
6.2.1 安全系數(shù)的范疇及定義方法 342
6.2.2 各種工程系數(shù)與安全系數(shù) 343
6.3 安全系數(shù)的依據(jù) 346
6.3.1 壓力容器安全系數(shù) 347
6.3.2 機(jī)械設(shè)計(jì)安全系數(shù) 349
6.4 對安全系數(shù)作用的正確認(rèn)識 349
6.4.1 安全系數(shù)的作用 350
6.4.2 對安全系數(shù)存在問題的認(rèn)識 351
6.5 安全評價(jià)理論和方法的發(fā)展 354
6.5.1 國際上的研究 354
6.5.2 安全理論的發(fā)展 355
參考文獻(xiàn) 358
第7章 安全系數(shù)的分類 360
7.1
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承壓設(shè)備應(yīng)力及安全系數(shù)的概念 節(jié)選

第1章 緒論 關(guān)于應(yīng)力、應(yīng)變和材料彈性的基本概念是在1660～1822年逐步形成的。胡克、伯努利、歐拉、庫侖、柯西等著名科學(xué)家為此做出了重要的歷史貢獻(xiàn)？挛髟1822～1828年發(fā)表了一系列論文，明確提出了應(yīng)變、應(yīng)變分量、應(yīng)力和應(yīng)力分量等力學(xué)概念[1]。相關(guān)理論經(jīng)過約200年的發(fā)展，經(jīng)典的應(yīng)力分析、計(jì)算應(yīng)力分析及試驗(yàn)應(yīng)力分析不斷結(jié)合與深化，機(jī)械力學(xué)、土木建筑工程力學(xué)和地質(zhì)力學(xué)等諸多力學(xué)學(xué)科持續(xù)擴(kuò)展，特別是以有限元法為代表的計(jì)算固體力學(xué)高速發(fā)展[2]，極大地促進(jìn)了應(yīng)力及其相關(guān)概念的普及、應(yīng)用及創(chuàng)新。 1.1 應(yīng)力詞匯面臨的問題 承壓設(shè)備設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)中經(jīng)常通過引入安全系數(shù)來調(diào)整結(jié)構(gòu)材料的許用應(yīng)力，有時(shí)也通過其他各種系數(shù)來調(diào)整特定結(jié)構(gòu)在某種載荷工況下的應(yīng)力許可極限值，以判斷結(jié)構(gòu)應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果是否可以通過校核。對結(jié)構(gòu)應(yīng)力和材料力學(xué)性能的認(rèn)識越清楚，所需的安全系數(shù)越低，反之則所需安全系數(shù)越高。從這一關(guān)系來說，應(yīng)力詞匯面臨的問題在一定程度上也是與安全系數(shù)間接相關(guān)的問題。 1.1.1 應(yīng)力概念復(fù)雜化的現(xiàn)實(shí)性 1.力學(xué)理論體系的分支發(fā)展使同一物理量名稱出現(xiàn)差異 從學(xué)術(shù)發(fā)展歷史來看，嚴(yán)格而自由的學(xué)術(shù)理論研究先天地帶有創(chuàng)新立異的沖動(dòng)，名詞概念可以在深化認(rèn)識中進(jìn)行適當(dāng)修正，而對于事后通過項(xiàng)目運(yùn)作來規(guī)范已流行的學(xué)科名詞術(shù)語則顯得力所不及，名詞本身可以被規(guī)范，實(shí)際上卻難以迭代。原全國自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)主任錢三強(qiáng)在《力學(xué)名詞》[3]一書的序言中指出，統(tǒng)一我國的科技名詞術(shù)語，是一項(xiàng)繁重的任務(wù)，它既是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的學(xué)術(shù)性工作，又涉及億萬人使用習(xí)慣的問題；審定工作中要認(rèn)真處理好科學(xué)性、系統(tǒng)性和通俗性之間的關(guān)系，主科與副科之間的關(guān)系，學(xué)科間交叉名詞術(shù)語的協(xié)調(diào)一致，專家集中審定與廣泛聽取意見等問題。 力學(xué)的基礎(chǔ)部分是物理學(xué)的一部分，且和數(shù)學(xué)有著密切的聯(lián)系；力學(xué)的應(yīng)用部分則主要涉及工程技術(shù)學(xué)科。因此，力學(xué)發(fā)展中的名詞術(shù)語問題很突出。僅就材料力學(xué)而言，關(guān)于應(yīng)力與應(yīng)變的數(shù)學(xué)定義并無歧義，只是名稱上“各自為政”[4]，例如，物體內(nèi)部任意剖面上某點(diǎn)的應(yīng)力，就有剪應(yīng)力與切應(yīng)力，線應(yīng)變與正應(yīng)變，剪應(yīng)變、切應(yīng)變與角應(yīng)變。由力的分解方向區(qū)分為作用面的法向分量與切向分量，由法向分量定義的內(nèi)力集度稱為正應(yīng)力并無混亂，但切向分量對應(yīng)的內(nèi)力集度有剪應(yīng)力與切應(yīng)力兩種名稱。早期教材中均將其稱為剪應(yīng)力，其主要原因在于shear stress 與shear deformation都采用了同一單詞shear。事實(shí)上，在扭轉(zhuǎn)、彎曲基本變形模式中也存在該應(yīng)力，應(yīng)力的定義并不依賴于特定變形模式，所以采用變形模式的名稱定義應(yīng)力名稱不甚合適。而切應(yīng)力的名稱體現(xiàn)了對應(yīng)內(nèi)力分量(或者應(yīng)力分量)的方向，相對而言比較貼切。國家標(biāo)準(zhǔn)《力學(xué)的量和單位》(GB/T 3102.3—1993)[5]中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)名稱為切應(yīng)力，這也是后期教材(包括改版教材)多采用切應(yīng)力的原因。即將替代《鋼制壓力容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(2005年確認(rèn))》(JB 4732—1995)[6]的國家標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器——分析設(shè)計(jì)第1部分：通用要求》征求意見稿(以下稱為分析設(shè)計(jì)新標(biāo)準(zhǔn)修改稿)的目錄中也把“剪應(yīng)力”改稱為“切應(yīng)力”，同時(shí)，在正文關(guān)于“切應(yīng)力”的定義中，增加了“切應(yīng)力也稱剪應(yīng)力”的提法；將二次應(yīng)力定義中的“剪應(yīng)力”改稱為“切應(yīng)力”等。鑒于剪應(yīng)力一詞當(dāng)前在多個(gè)學(xué)科中的應(yīng)用，本書保留其作為一個(gè)等同于切應(yīng)力的獨(dú)立詞匯概念。 彈性力學(xué)教材中規(guī)定，應(yīng)力正負(fù)的符號體系可簡單概括為“正面正向與負(fù)面負(fù)向?yàn)檎，反之為?fù)”，此規(guī)定對于正應(yīng)力與切應(yīng)力均適用。 由彈性力學(xué)體系定義的應(yīng)力與應(yīng)變符號體系中，正應(yīng)力與正應(yīng)變的符號與材料力學(xué)符號完全相同，但是切應(yīng)力與切應(yīng)變符號不同，表現(xiàn)在[4]：彈性力學(xué)體系中，切應(yīng)力符號遵循正面正向與負(fù)面負(fù)向?yàn)檎粗疄樨?fù)，而切應(yīng)變以直角變小為正；材料力學(xué)體系中，切應(yīng)力以使微單元體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)，而切應(yīng)變以直角變大為正；除應(yīng)力圓部分，材料力學(xué)教材采用彈性力學(xué)符號體系，包括采用二階張量矩陣的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法則給出應(yīng)力轉(zhuǎn)軸公式，以及采用三階實(shí)對稱矩陣特征值問題分析主應(yīng)力(特征值為主應(yīng)力，特征向量為主方向)。材料力學(xué)的特色是分析方法和表現(xiàn)形式與工程應(yīng)用密切相關(guān)，其中概念與結(jié)果的圖像表征深入人心，應(yīng)力圓部分也是重點(diǎn)內(nèi)容。只要應(yīng)力圓部分存在，材料力學(xué)教材就無法把彈性力學(xué)符號體系貫穿始終。關(guān)于彈性力學(xué)與材料力學(xué)中莫爾應(yīng)力圓(Mohr stress cirde)(簡稱莫爾圓)理論概念的對應(yīng)關(guān)系及其應(yīng)用，可參見4.1.7節(jié)。 2.應(yīng)力概念存在相互交織的依存慣性 概念的相互依存是指對某一應(yīng)力概念的說明中經(jīng)常需要引用另一個(gè)應(yīng)力概念，這一方面反映新概念需要相關(guān)理論的支持，反映不同概念之間具有某些共同特性，也反映概念的非獨(dú)立性或概念邊界的模糊性，如果引用不當(dāng)很容易混淆概念內(nèi)容；另一方面暗示了其中隱匿著具有研究價(jià)值的概念體系，如果開發(fā)得當(dāng)會(huì)加深對已有理論的認(rèn)識，提升新概念的理論水平。 部分概念的相互依存是基于其中內(nèi)容的共識來追求表達(dá)的簡潔，這是值得肯定的；但是也有部分概念的相互依存是無意識的，有時(shí)是故意的、多余的，這是需要注意的。例如，關(guān)于名義應(yīng)力的解釋，“名義應(yīng)力是指在并無結(jié)構(gòu)不連續(xù)(包括總體及局部)處的應(yīng)力，是由元件的基本理論計(jì)算所得的基準(zhǔn)應(yīng)力”，其中就指向“基準(zhǔn)應(yīng)力”這另一個(gè)應(yīng)力概念。在上述名義應(yīng)力的解釋中，去掉“基準(zhǔn)”一詞不會(huì)對概念的理解造成不良影響。這與報(bào)道中偶見的應(yīng)力概念混用現(xiàn)象是不同的，混用是無意識地涉及兩個(gè)不同內(nèi)涵的概念，卻以為是同一個(gè)概念的兩種表達(dá)，導(dǎo)致的結(jié)果可能是錯(cuò)誤的，例如，“基準(zhǔn)應(yīng)力”與“基體應(yīng)力”、“約束應(yīng)力”與“約化應(yīng)力”都是相互之間沒有交集的不同概念；又如，“熱點(diǎn)應(yīng)力”與“熱斑應(yīng)力”、“熱應(yīng)力”或“點(diǎn)應(yīng)力”與“集中應(yīng)力”在概念上也是無關(guān)的。 平時(shí)，大多數(shù)人使用“應(yīng)力”這個(gè)詞時(shí)過于隨意，會(huì)造成內(nèi)容邊界的模糊和概念的泛化，有可能妨礙交流者對其本質(zhì)復(fù)雜性的認(rèn)識。應(yīng)力的影響因素，除了與應(yīng)變和材料彈性有關(guān)，還與溫度有關(guān)，溫度既可以直接引起熱應(yīng)力，也可以通過材料性能隨溫度變化這一路徑間接影響有關(guān)應(yīng)力。大多數(shù)技術(shù)人員都需要在繼續(xù)工程教育中理解和掌握部分應(yīng)力詞匯的概念內(nèi)涵，并能在諸多同時(shí)具有關(guān)聯(lián)性和差異性的應(yīng)力詞匯中準(zhǔn)確無誤地確定相關(guān)詞匯的本質(zhì)特點(diǎn)而加以利用。 隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，“基礎(chǔ)學(xué)科”內(nèi)涵也會(huì)有所變化，但把它概括為人們通常說的“數(shù)理化天地生”仍然是比較準(zhǔn)確的。數(shù)學(xué)很多分支學(xué)科的發(fā)展大都是為了表述力學(xué)行為而出現(xiàn)和發(fā)展的，典型的就是微積分的發(fā)明和完善[7]。從歷史看，力學(xué)是其他基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，而其他學(xué)科得到充分發(fā)展之后，又與力學(xué)進(jìn)一步發(fā)展形成一系列的交叉學(xué)科，由此而來的概念相互交織是學(xué)科間的現(xiàn)象，有別于上述承壓設(shè)備所在機(jī)械學(xué)科內(nèi)部的概念相互交織現(xiàn)象，讀者可在正文所摘錄的全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)術(shù)語在線欄目關(guān)于應(yīng)力詞匯定義的例子中看到，這里就不展開討論。 3.應(yīng)力詞匯的概念內(nèi)涵在學(xué)科內(nèi)生動(dòng)力下的動(dòng)態(tài)調(diào)適 專業(yè)詞匯作為獨(dú)*的表征符號，其技術(shù)語義具有高度濃縮的個(gè)性和一定的時(shí)代特色，其概念內(nèi)涵常常體現(xiàn)一門學(xué)科的發(fā)展方向和學(xué)術(shù)前沿，一個(gè)專業(yè)的研究深度、技術(shù)方法和先進(jìn)手段，也反映一個(gè)行業(yè)的工程困境和核心技術(shù)。除了不同學(xué)科內(nèi)對同一應(yīng)力詞匯的概念定義不同之外，同一學(xué)科內(nèi)對應(yīng)力詞匯的調(diào)適也具有多種表達(dá)方式。 詞匯的揚(yáng)棄或淘汰是極端的調(diào)整方式。在基于理論解釋現(xiàn)實(shí)問題以及根據(jù)問題尋覓相關(guān)理論的研究中，可能碰撞出具有創(chuàng)新性甚至顛覆性的新專題，從而有新詞匯的提出或倡導(dǎo)應(yīng)用，這是較為強(qiáng)烈的一種調(diào)整。 詞匯概念的孿生成組是較為一般的調(diào)和訴求，是新名詞無法替代原有名詞情況下的累積效果，同一專題下的新詞匯反映了技術(shù)理論的拓展，可通過一系列具有某種應(yīng)力共性的內(nèi)容來表達(dá)歸屬于同一專題的基礎(chǔ)，再依據(jù)拓展的個(gè)性來構(gòu)建概念新的部分。其中的近義詞組給讀者的**感覺就是似而有別，類而不同，近義詞組的字面差別與新的概念交互印證其中的個(gè)性，就包含學(xué)科調(diào)適，已經(jīng)被業(yè)內(nèi)認(rèn)可。 同一應(yīng)力詞匯的名稱不變而內(nèi)涵微調(diào)是較為自然的調(diào)節(jié)訴求，有時(shí)這種情況不過是從主觀上對某一現(xiàn)象獲得更深刻認(rèn)識，或者是應(yīng)用在不同的研究對象時(shí)進(jìn)行更加靈活的表達(dá)。 可見，隨著設(shè)備理論和工程的發(fā)展，詞匯概念自身也在發(fā)展。從已有的變化歷程看，應(yīng)力詞匯的調(diào)適內(nèi)容較零碎，調(diào)適周期較長，調(diào)適力度較弱，調(diào)適動(dòng)態(tài)不明顯。這種動(dòng)態(tài)雖然存在但是相當(dāng)?shù)驼{(diào)，尚未能上升為一個(gè)鮮明的特色，調(diào)適僅增添了概念的復(fù)雜性。一般的研究者個(gè)體在其整個(gè)有限的學(xué)術(shù)生涯中對這些調(diào)適動(dòng)態(tài)幾乎毫無覺察。 1.1.2 應(yīng)力概念信息化的規(guī)范性 1.承壓設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展使復(fù)雜化的應(yīng)力概念亟待規(guī)范 18世紀(jì)從英國發(fā)起的技術(shù)革命是技術(shù)發(fā)展史上的一次巨大革命，它開創(chuàng)了以機(jī)器代替手工勞動(dòng)的時(shí)代，它以工作機(jī)的誕生為開始，以蒸汽機(jī)作為動(dòng)力機(jī)被廣泛使用為標(biāo)志，被稱為**次工業(yè)革命或者產(chǎn)業(yè)革命。為了維護(hù)蒸汽機(jī)的正常運(yùn)行，產(chǎn)生蒸汽的鍋爐、輸送蒸汽的管道和儲存蒸汽的汽缸組成了早期承壓設(shè)備的主要類型。 人類發(fā)現(xiàn)和利用石油、天然氣已有幾千年的歷史，但石油形成一門工業(yè)，只有100多年。石油作為高質(zhì)量的能源、多用途的寶貴化工原料，在國民經(jīng)濟(jì)各部門被迅速廣泛地利用，引起了世界消費(fèi)能源結(jié)構(gòu)的巨大變化。1859年，美國人德雷克在賓夕法尼亞州鉆成**口具有現(xiàn)代工業(yè)意義的油井——德雷克井，這標(biāo)志著近代石油工業(yè)的開始。*初的石油工業(yè)發(fā)展可以分為兩個(gè)時(shí)期。一個(gè)是1860～1900年的煤油時(shí)期，煤油的主要用途是照明和民用燃料。19世紀(jì)60～70年代，美國石油工業(yè)從勘探、開采、煉制加工、儲運(yùn)到銷售，已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈并迅速發(fā)展起來。另一個(gè)是20世紀(jì)初，石油成為內(nèi)燃機(jī)的主要?jiǎng)恿，人類的石油利用終于從煤油時(shí)期進(jìn)入汽油時(shí)期(動(dòng)力時(shí)期)。石油產(chǎn)業(yè)鏈中使用的換熱器、蒸餾塔、反應(yīng)器和儲罐等組成了發(fā)展期承壓設(shè)備的主要類型，這些設(shè)備名稱使用至今。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油煉制拓展到石油化工；使I(yè)、煤化工業(yè)、能源工業(yè)和其他化學(xué)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步豐富了承壓設(shè)備家族，鍋爐、壓力容器和壓力管道三大類*終被確定為承壓設(shè)備的主要類型，每一大類又可以分為若干小類。有些新工藝的壓力容器在結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)了傳統(tǒng)壓力容器與其他鋼結(jié)構(gòu)一體化的特點(diǎn)。 組合環(huán)管式反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)就是一種集鋼結(jié)構(gòu)框架、反應(yīng)容器和壓力管道于一體的特種設(shè)備[8]，它用于采用料漿法工藝生產(chǎn)聚丙烯/聚乙烯，包括若干條高達(dá)50～60m的直套管、在水平方向連接夾套的連通管、連接兩條直套管內(nèi)管端口的180°回彎頭以及連接兩條直套管外管的多層連接橫梁。內(nèi)管規(guī)格約為609mm，外夾套管規(guī)格約為700mm，兩者的壁厚則從底部到頂部逐漸減薄，180°回彎頭兩個(gè)端部開口的中心距通常為4200mm。其中，每兩條直套管于其內(nèi)管端口與兩個(gè)彎頭一一對應(yīng)依次串聯(lián)連接成一個(gè)上下反復(fù)盤繞的連通流道。在直套管內(nèi)管流動(dòng)的是反應(yīng)介質(zhì)，因聚合反應(yīng)為放熱反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，故設(shè)置直套管的外夾套作為冷卻水的流道，并通過外夾套連通管將夾套流道也一一對應(yīng)依次串聯(lián)連接成一個(gè)連通流道，外夾套管上還設(shè)置波形膨脹節(jié)、安裝支座和支梁座，連接橫梁通過螺栓與支梁座連接，把直套管連接組合成一個(gè)立體框架的鋼結(jié)構(gòu)。此外，有原料進(jìn)口的直套管底部的內(nèi)管端口還與大功率軸流泵相接。由此可見，環(huán)管反應(yīng)器屬于特種結(jié)構(gòu)[9]，是多基礎(chǔ)支承立式管柱鋼結(jié)構(gòu)形夾套容器，同時(shí)具有反應(yīng)和換熱功能，如圖1.1所示。 圖1.1 某石化裝置30萬噸/年聚烯烴環(huán)管反應(yīng)器 另一個(gè)*新的案例是某燃煤煙氣高溫脫硝反應(yīng)器，其基本結(jié)構(gòu)由煙氣入口段、催化反應(yīng)主體和煙氣出口段三部分組成，長×寬×高的尺寸約為8m×9m×19.2m，主要由梁、柱、加強(qiáng)筋和壁板等連接而成，總體結(jié)構(gòu)與局部不連續(xù)，其應(yīng)力分布和

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