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摘要:本文件规定了大型低温超导磁体结构部件设计中与应力相关的术语和定义。本文件适用于大型低温超导磁体的设计、制造和检验。
Title:Design Criteria for Structural Components of Large Cryogenic Superconducting Magnets - Part 1: Stress Terminology
中国标准分类号:P53
国际标准分类号:29.080
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拓展解读
《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》是一项专门针对大型低温超导磁体结构部件设计的重要标准。以下将选取其中的关键条文进行详细解读。
应力分类
条文3.1:应力被定义为材料单位面积上所承受的内力,包括静应力和动应力两大类。
解读:静应力是指在恒定载荷作用下产生的应力,而动应力则是由于交变载荷或冲击载荷引起的。这一分类对于确定结构的疲劳寿命至关重要。例如,在设计中需特别关注动应力的峰值,以避免因疲劳而导致的失效。
静应力
条文3.2:静应力包括拉伸应力、压缩应力和剪切应力三种基本形式。
解读:拉伸应力会导致材料拉长,压缩应力会使材料缩短,剪切应力则使材料发生形状改变。在实际应用中,这些应力往往同时存在并相互影响。例如,在低温环境下,拉伸应力可能因热膨胀系数不同而增大,因此需要精确计算每种应力的影响,并采取相应的补偿措施。
动应力
条文3.3:动应力进一步细分为循环应力和冲击应力。
解读:循环应力通常由周期性变化的载荷引起,如旋转机械中的离心力变化。长期暴露于这种应力下会导致材料产生裂纹甚至断裂。冲击应力则源于瞬间加载,如碰撞或地震等突发情况。设计时必须考虑动应力幅值及其对材料性能的影响,确保结构具备足够的韧性。
应力集中
条文3.4:应力集中是指由于几何形状突变等原因导致局部区域应力显著增加的现象。
解读:应力集中是造成结构早期失效的主要原因之一。例如,焊接接头处的几何不连续性会引发应力集中,从而降低整体结构的安全性。为此,设计时应尽量减少不必要的几何突变,并采用圆滑过渡等方式减轻应力集中效应。
温度相关应力
条文3.5:温度变化引起的热应力属于一种特殊类型的静应力。
解读:在低温超导磁体系统中,由于工作环境极端且复杂,温差较大,由此产生的热应力不容忽视。设计过程中不仅要考虑材料本身的热膨胀特性,还需结合具体应用场景合理布置支撑点及连接件,以有效分散热应力。
以上内容涵盖了该标准中关于应力的基本概念及其分类等内容。正确理解和应用这些术语对于保证大型低温超导磁体结构部件的设计质量具有重要意义。