对ASME VIII-2峰值应力、二次应力间区别和联系的理解
——兼对译文的斟酌

华东理工大学 丁伯民

一、前言
    从上世纪80年代初准备国内的分析设计标准开始直到现在,主要是对此二种应力之间的区别和联系始终存在着不同看法,主要是对此二种应力的特征是否都可用具有自限性表示,以及峰值应力是否仅是沿壁厚非线性分布的分量。
    毋庸讳言,国内的分析设计标准JB4732-95主要借鉴于ASME VIII-2,为理解这些问题,对ASME VIII-2有关规定的逐字琢磨,以及对各有关章节间相互联系的理解,就更显重要。
    要正确、全面理解ASME VIII-2,不可避免地涉及到译文,因为从目前的实际情况来看,相当一部分业内人士主要还是看译文,只是在个别有争议之处才去查原文。为此,译文是否忠实于原文并准确地表达原文的意思尤为重要。
    正如翻译出版委员会会议纪要中提及,在2001版的翻译出版过程中,由于大多数译者对译文做了认真的校勘,改正了许多98版或以前版本遗留下来的错误,因此和98版相比,质量也比较好。但坦率地讲,确实还存在一些涉及到在专业上可能会误导读者的错误。对此笔者曾向有关领导多次反映或撰文建议,只要译校人员仔细地和原文核对,一点一滴地斟酌、改正,相信是能够逐步把译文质量更进一步地提高的。

二、由来及分析
    在国内的多种场合,有关专家曾一再表示:二次应力是为消除总体结构不连续所必须,峰值应力是为消除局部结构不连续连续必须,二者都是由结构的自约束所引起,因而都包括在自限性应力之内所。国内的分析设计标准则则明确地表示:峰值应力的特性是同时具有自限性与局部性。对此,笔者则认为二者虽都由结构的自约束引起,但忧郁所采用的应力分析方法不同,二次应力都是由变形协调条件导出,所以局部屈服和小量变形可以使引起这种应力的条件得到满足,因而具有自限性; 而峰值应力则除局部温度应力外,并非由变形协调条件导出,一般都由弹性力学方法导出,所以也就不存在象板壳理论方法求解边缘应力时的自限性。例如小孔周边因应力集中所引起的峰值应力,随着外载的增加,孔边应力相应地增加,孔边屈服后则随着外载的增加而屈服层向外扩展。将弹性力学方法用于线弹性断裂力学时,随着外载的增加,裂纹尖端的应力场强度因子KI值增加,当外载增加到KI值达KIC时,裂纹开裂。据此,笔者认为,有些峰值应力有自限性,有些峰值应力则并无自限性,所以不能把峰值应力的特性表示为具有自限性。
    为琢磨峰值应力是否可用具有自限性来表征其特征时,反复学习了ASME VIII-2的有关条文,注意到了ASME VIII-2对一次应力的描述是:它不是自限的; 对二次应力的描述是:它是自限的,而对峰值应力的描述则并未提及有还是无自限性,从这一个方面证实了峰值应力确是可以有自限性,也可以不具自限性的判断。为了从VIII-2的规定更进一步地对照此二应力的异同,从其规定的基本应力强度极限看,二者都以应力强度的最大范围而不是像一次应力那样用应力强度进行限制,由此而可以认为二者都要计及在交变载荷作用下的疲劳破坏。再进一步,如果在静载荷作用下二者又有何区别时,发现VIII-2对峰值应力的解释是:之所以对强度有害仅是因为它是一种可能导致疲劳裂纹或脆性破坏的原因。由上述对孔边峰值应力以及断裂分析可知,此处所指的脆性破坏显然是指由静载荷引起的。而对二次应力的解释是:单独施加这种应力是不会发生失效的。这句话就使人引起了迷惘:一是为什么单独施加这种应力不会发生失效; 二是单独施加的这种应力是静止的还是交变的才不会发生失效; 三是在规范附录4-112(L)(1)条中对总体热应力(应是单独施加的二次应力)的阐述中明确提及:连续的热循环可能引起递增变形; 在附录4-112(q)(9)条棘轮现象的阐述中,明确提及热应力棘轮是部分或全部地由热应力引起的。此二处都属于单独施加的二次应力,而且都是交变的,说明了单独施加的交变性二次应力是会引起失效的。那么VIII-2的单独施加这种应力是不会发生失效的到底是怎么回事呢?
    问题是够错综复杂的了,考虑再三,只好再琢磨原文,附录4-112(h)条的原文是:failure from one application of the stress not to be expected,经查,由1971至2001的各版中译本,都译为“单独施加这种应力是不会发生失效的。”2001版的设计部分系在以前各版基础上的拙译,当时仅从语言上看似无不当,并未在专业上作仔细推敲,也未联系前后的相关条文,故2001版仍沿用前译,未作任何改动。
    现在看来,从上面的分析,将此处的“one”理解为“一个”恐有不妥,似应理解为“一次”(即相对于多次或交变性)为宜。中译的一字之差,似都不违背原文,但意思完全不同。如将此句改译为“一次性施加这种应力是不会发生失效的”并且为忠实于原文且易于读者理解,在“一次性”之后加一译注:即非交变性的。这样改译后,不但解决了现译和规范对单独施加交变性的总体热应力会引起递增变形以及热应力棘轮是部分或全部地由热应力引起的这些条文相互协调一致,而且也和附录4-112(L)(2)中对“局部热应力仅由于疲劳的角度才应加以考虑”相互呼应。且从条文上还清晰地表明了:凡有自限性的应力(包括二次应力以及峰值应力中的局部热应力)都只有在交变作用下才会使构件引起失效,一次性(即静止的)作用的有应自限性应力即二次应力以及峰值应力中的局部热应力是不会使构件发生失效的。而峰值应力会引起疲劳破坏和脆性断裂,其中脆性断裂则指一次性(即精静止的)载荷引起,这类峰值应力则和具有自限性的应力不同,也就是这类峰值应力并不具有自限性。
    故拟在2004版中译时做出上述改译,以供同行专家、特别是应力分析方面的专家参考,并借此机会提醒2004版的读者,改译此一字,其所涉涵义相当深邃,敬清注意。

三、结束语
    笔者因工作需要,多年来一直在学习ASME VIII,几乎每次细读时都会有所收益,特别是VIII-2的附录4-1,可以说直到目前为止,在一些问题上尚未理解,加上规范条文表达简洁、严密、前后呼应协调,更涉及到多方面的专业知识,凭现有的水平实不敷应用,在理解上未免有所偏颇,所以在翻译时更加小心谨慎,字字斟酌,句句推敲,并和校者反复商讨,力求达到在译、校座谈会上提出的准确和忠实原文的要求,并将此点和译校的同仁共勉。

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