DB34∕T 2844.1-2017 大型低温超导磁体结构部件设计准则 第1部分：应力术语.pdf

TCS 27.120.99 F 69 DB34 r-1-.文徽省而bfTL,方标准DB 34/T 2844.1-2017 大型低温超导磁体结构部件设计准则第1部分:应力术语Design criteria for the main components of low-temperature superconducting magnets Part 1:Stress terms 2017-03-30发布2017-04-30实施安徽省质量技术监督局发布目IJ1=1 DB34/T 2844(大型低温超导磁体结构音IH牛设计准则分为三个部分:第1部分:应力术语:一一第2部分:金属音Is件:第3部分:非金属音Is件。本部分为DB34/T2844的第1音Is分。本部分按照GB/Tl.1-2009给出的规则起草。本部分由中回科学院等离子体物理研究所提出。本部分由安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会归U。D834/T 2844.1-2017 本部分起草单位:中回科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院。本部分主要起草人:宋云涛、郑金星、陆坤、卫靖、赵杰、张文秋、吴生什越、沈光、刘旭锋、江峰、李明、程宁。I D834/T 2844.1-2017 大型低温超导磁体结构部件设计准则第1部分:应力术语1 范围DB34/T 2844的本部分规定了大型低温超导磁体主要结构部件的相关应力术语。本部分适用于低温超导磁体结构音1st牛设计。2 应力2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 正应力normalstress 垂直于参考干面的应力分量。注:通常，正)主力在厚度|二的分布是不均匀的，所以被认为由两个部分纠成，一部分是均匀分布并且等于所考虑的厚度1.的平均应力值，元一部分在沿厚度方向位置的均值附近。切应力shearstress 与参考半面相切的应力分量。膜应力membrane stress 沿截面厚度均匀分布的应力分量，它等于沿所考虑截面厚度的应力平均值。弯曲应力bendingstress 正应力的可变应力分量。注:可变部分可能沿厚度方向平线性关系。一次应力primarystress 外荷载引起的满足墓水平衡条件的法向应力和剪应力。注1:为了满足)J或力矩的平衡规律所必需的。j主2:一次出力的基本特性是非自限的。材料达到极限状态，即使主街不冉增加，仍时产生不nJ限制的塑性流动，直至破坏。注3:局部同版或小变形不能满足成为引起山力的条件。当一次出力大大超过材料的同版强度时卢会引起总体变形或/和失效。D834/T 2844.1-2017 2.6 2.7 j主4:热应力不按一次出力分类。二次应力secondarystress 由相邻材料的约束或者结构的自我约束产生的一种正应力或-t;1J应力。注1:一次应力的基本特)，1，(是自我限制。同音Jrr1服和轻微的扭向都会满足产生应力的条件，并且应)J导致的故障是不可预期的。注2:一次应)J的举例.一般热应力、总体结构不连续的同服应力。一次局部膜应力localprimary membrane stress 机械负载在产生不连续膜应力时，在不受限的情况下，负载转移到该结构其它部分产生过度形变时产生的应力。2.8 2.9 峰值应力peakstress 一次应力与二次应力相加的增量。注1:由闻部间断和包J而立力集中在内的同音1日热山)J引起。注2:峰值应力的基本特征是它不造成任何明显的畸变，)j且只有在作为可能的疲劳断裂来源和脆性断裂时才造故障。注3:足一种不能造成明显1巨变，并非局部高度集中的应力。注4:峰值应力的干要特点是高度的局限性，国向不引起任何明显的变形。负载控制应力loadcontrol led stresses 加入负载所产生的大小不随位移变化的应力。注:例如内压力，惯性载荷，威者重力的作用，生l二大小不会因为位移向改变。2.10 热应力thermalstress 出温度的不均匀分布或热膨胀系数的差异引起的一种自、|衡山力。当材料的体积超过了其假设体积和该温度下的形状变化时，在固体巾产生。2.11 总应力totalstress 一次应力、二次应力和峰值应力的总和。2.12 应力循环stresscycle 2 D834/T 2844.1-2017 交变应力差从初始值(平均应力)到代数最大值，然后到代数最小值，最后返回初始值的循环过程。一个单独的运行周期可能会导致一个或者儿个应力循环，动态影响也应视为应力循环。2.13 扩张应力expansionstresses 限制管道系统自由端位移产生的应力。2.14 屈服应力yieldstress 使材料发生屈服时的正应力，用5表币。j主1:在设计泪J支下，而服!业力5;.是一维的平均应力，并且有0.2%的永久形变误差。注2:峰时，5，.受影响小。j主3:不同的值会得到不同的应变率并且会被样品的极限强度Su影响，S，通常在大气上l二下军泪、77K(液氮)和4K(液氮)环境巾测定。巾间值很难得到并且一般不提供。2.15 交变应力alternatingstress 构件上随时间周期变化的应力。2.16 恒定主应力方向constantprincipal stress direction 在循环中，任何情况下恒定主应力的方向部认为是不变的。2.17 极限分析Iimit ana Iys i s 塑性分析的一种特殊情况。将材料假定为理想塑性(无硬化应变)进行分析，该种状态下的平衡状态和流动特性被用来计算极限载荷。2.18 极限载荷的极限分析Iimit analysis collapse load 用来计算理想塑性材料-在假设条件下部件能够承受的最大载荷的极|捉分析方法。在这个极|捉载荷下，结构的形变将会无限制的增加。2.19 疫劳与断裂应力强度fatigueand fracture stress strength 构件裂绞尖端附近的应力和位移场。用品表示，按式(1)计算:KT=y.JJra.(1)式巾:3 D834/T 2844.1-2017 Y一一一个有关于裂缝和组件的无量纲的形状系数:外加应力系统:一一一个特征裂绞长度。2.20 极限强度ultimatestrength 材料受到压力被破坏时的应力，用Su表示。2.21 断裂韧度fracture toughness 材料裂纹尖端足够大的范围内应力达到了材料的断裂强度，导致裂纹夫稳扩展而导致断裂时的KT值，用乓(表示。注1:KII是面应变断裂韧性或者|临界应力强度因子。j主2:大规模的试样需要有效的裂纹延伸，在低汩环境下会归现问题，试样nj能超过nj用测试设备的大小或者尤法从使用的部件|得到(例如|导体包壳材料只存在于厚2mm的节内)。j主3:各种特殊用途的测试通过替代节道来测定瓦lCoj主4:I临界应力强度因于是泪度的雨数。然而，当它随泪度增长时，结构评估中峰时的值始终比较稳定并且增长是一个时接受的过程。j主5:线性内括法被用在峰、77K和宰汩的数据点|二。3 应变3.1 形变deformation构件部分的形状或大小的改变。3.2 屈服yield在材料拉伸或压缩过程中，当应力达到一定值时，应力有微小的增加，而应变去11急剧增长的现象。3.3 自由端位移freeend displacement 固定附件和连接管道之间的相对运动。3.4 同IJI主stiffness材料在外力作用下不发生变形的能力O材料忡能的伞般特征。3.5 4 D834/T 2844.1-2017 蠕变creep固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。3.6 塑性plasticity在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。3.7 塑性分析plasticanalysis 在给定负载下考虑到材料的塑忻特忻计算结构情况的种方法，包括应变展化的结构巾发生的应力重分布O3.8 棘轮效应ratchetingeffect 材料在非对称应力控制循环加载下非弹性变形的累计，又称循环蠕变或棘齿效应。注:材料受到拉伸或上l二缩时，主11祟)J大于材料的同服强度，那么材料就会发生塑性变形。外力卸载并反向加载，材料先是沿弹性结恢复继而发生反向变形，如果反向加载的载荷小于初始加载的载荷，那么材料反向变形大小就会小于初始变形，进而产生了残余应变。如此反复，这就是材料中的棘轮效应。4 载荷4.1 塑性分析极限载荷plasticanalysis col lapse load 塑性分析中，给定结构的最大负载。4.2 塑性失稳载荷plasticinstabi I ity load 不增加负载而塑性无限增加的载荷O注:在塑性拉伸失稳载荷卡，材料中真正的应力比应变硬化可容纳值增长快。4.3 塑性饺plastichinge 当截由弯矩达到极1)良弯矩时，这种截面称为塑性饺。一个结构构件在受力时出现某一点相对面的纤维屈服但未破坏，则认为此点为一塑性饺，塑性饺两边的构件都能做微转动。4.4 应变极限载荷strainI imiting load 当应变达到极|提时，与应变极|很相关的载荷叫做应变极|捉载荷。5 D834/T 2844.1-2017 4.5 极限载荷下限collapseload lower bound 对于任何应力，系统都满足平衡条件，并且没有超过材料的屈服强度时给定的载荷的最大值。4.6 试运转shakedown经过儿个周期之后的负载，棘轮效应停止之后的过程。后结结构上的变化有弹性或者弹塑件，并且没有渐进增量无弹性变形。4.7 交变动态负载alternatedynamic load 以一个平均值作为基点，围绕该平均值作用期循环的负载。4.8 非交变动态负载non-alternate dynami c load 不到某一均值作用期循环的负载。4.9 局部结构不连续性localstructural discontinuity 结构在很小范围内产生的对结构总的应力分布和形变无重大影响的应力或应变。这种不连续性通过局部的壁厚影响应力或应变的分布。4.10 结构不连续性总值grossstructural discontinuity 结构在较大范围内产生的对结构总的应力分布和形变产生了显著的影响的应力或应变。4.11 运行周期operationalcycle 循环开始时的工作情况到新工作情况建立所需的时间。6 D834/T 2844.1-2017 索引汉语1ft古索号|D 断裂韧度2.21E 二次应力2.6 F 非交变动态负载4.8 峰值应力2.8 负载控制应力2.9G 刚性3.4H 恒定主应力方向.2.16 极限分析2.17极限强度.2.20 极限载荷的极限分析.2.18 极限载荷下限4.5棘轮效应3.8交变动态负载4.7 交变应力.2.15 结构不连续性总值4.1 局部结构不连续性4.9 K 扩张应力.2.13 M H莫应力.2.3 P 疫劳与断裂应力强度.2.19 Q 切应力2.2屈服3.2 屈服应力2.14 R 热应力2.10 蠕变3.5S 试运转4.6 塑性3.6 塑性分析3.7 塑性分析极限载荷4.1 塑性跤4.3 塑性失稳载荷4.2 w 弯曲应力2.4X 形变3.1 Y 一次局部膜应力2.7 一次应力2.5应变极限载荷.4.4 应力循环2.12 运行周期4.11 Z 正应力2.1 自由端位移3.3总应力2.11 7 D834/T 2844.1-2017 央文对应词索寻|A a1temate dynamic 10ad 4.7 a1temating stress2.15 B bending stress.2.4 C col1apse 10ad 10wer bound 4.5 constant principal stress direction.2.16 creep.3.5 D deformation 3.1 E expansion stresses 2.13 F fatigue and fracture stress strength.2.19 fracture toughness 2.21 什eeend disp1acement.3.3 G gross structural discontinuity4.1 L limit analysis.2.17 limit analysis collapse load 2.18 load control1ed stresses2.9 local primary membrane stress2.7 local structural discontinuity 4.9 M membrane stress 2.3 N non-alternate dynamic load.4.8 normal stress.2.1 O operationa1 cyc1e 4.11 p peak stress.2.8 plastic analysis3.7 p1astic ana1ysis col1apse 10ad 4.1 p1astic hinge 4.3 plastic instability load 4.2 p1asticity 3.6 pri mary stress.2.5 8 D834/T 2844.1-2017 R ratcheting effect 3.8 S secondary stress2.6 shakedown 4.6 shear stress 2.2 stiffness 3.4 strain limiting load.4.4 stress cyc1e.2.12 T thermal stress.2.10 total stress 2.11 U ultimate strength2.20 Y yield.3.2 yield stress.2.14 9