应力分布和残余应力的关系

焊接结构2.3

力值就越低，到边缘上 y ＝0。
（三）厚板中的残余应力
❖当厚度超过25mm时，焊接结构中除了存在着纵向应力和横向应力外，还存在着较大的厚度方向的
应力 z 。
❖近年来的试验研究结果表明，这三个方向的内应力在厚度上的分布极不均匀。其分布规律，对于不同焊接工艺有较大差别
低碳钢电渣焊缝中的内应力分布
z
x
y
焊缝中心受较大的三向拉应力，其塑性指标显著降低。
低碳钢多层焊时的内应力分布
、x 表面y 为较高的拉应力。的数z 值较小，有可
能为压应力，亦有可能为拉应力。
大厚度合金钢接头中的残余应力分布
❖中心线上的表面横向应力比表面层以下的焊缝金
属低，其数值接近于零。表面 y 在Y轴上的分布，
在离焊趾20mm处有一峰值。 ❖这种分布规律可能与该钢的相变温度较低和焊缝形状（较窄较深）有关。 ❖影响：最大横向残余应力存在于表面焊道下面几层焊道中。有可能因为残余应力较大而产生延迟裂纹，并向表面扩展。
➢当区段III恢复弹性时，其收缩受到区段I和II的拘，使
" y
扩展。
的y"分布与焊接方向、分段方法以及焊接顺序
有关。
❖当从中间向两端焊时，
" y
的分布是中心部分为压应力，
两端部分为拉应力。
❖从两端向中心部分焊接，则中心部分为拉应力，两端部
分为压应力。
❖直通焊的
"尾部是拉应力，中段压应力，起焊段由于必
质影响甚大。
钛材焊缝中的纵向应力较低，一般仅为 0.5-0.8 σs。铝材焊缝中的σx也较低，仅为 0. 6-0. 8 σs。
高强钢焊件中的最大残余拉应力不会达到母材的屈服极限，而且残余拉应力区的宽度可能变窄。

(完整版)残余应力

残余应力（Residual Stress）消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。

机械加工和强化工艺都能引起残余应力。

如冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等，因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。

残余应力一般是有害的，如零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后，残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。

或经淬火、磨削后表面会出现裂纹。

残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。

零件的残余应力大部分都可通过适当的热处理消除。

残余应力有时也有有益的方而，它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。

[1]工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响。

也称残余应力。

残余应力是当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力。

凡是没有外部作用，物体内部保持自相平衡的应力，称为物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。

测试仪器编辑残余应力分析仪其原理是基于著名的布拉格方程2dsinθ=nλ ：即一定波长的X射线照射到晶体材料上，相邻两个原子面衍射时的X射线光程差正好是波长的整数倍。

通过测量衍射角变化Δθ从而得到晶格间距变化Δd，根据胡克定律和弹性力学原理，计算出材料的残余应力。

应力方程根据弹性力学理论, 在宏观各向同性晶体材料上角度φ和ψ（见图1）方向的应变可以用如下方程表述：（图1）正应力和剪切应力应力分量σφ和τφ为方向Sφ上正应力和剪切应力：含剪切应力的应力方程和曲线如果在垂直于试样表面上的平面上有剪应力存在（τ13≠0和/或τ23≠0），则εφψ与sin2ψ的函数关系是一个椭圆曲线，在ψ> 0和ψ<0是图形显示为“ψ分叉”（见图3）。

残余应力

（3）塑性变形产生的必要条件是切应力的存在：材料在单轴应力的作 max 用下， / 2 最大切应力，在三轴等值拉应力(x y z )作 max 用下，切应力 0 ，在这种情况下就不可能产生塑性变形，因此三轴拉伸内应力将阻碍塑性变形的产生，对承载能力不利。
（二）内应力对疲劳强度的影响（见第五章）（三）内应力对机械加工精度的影响机械切削加工把一部分材料从工件上切去，如果工件中存在着内应力，那么把一部分材料切去的同时，把原先在那里的内应力也一起去掉，从而破坏了原来工件中内应力的平衡使工件产生变形。加工精度也就受到了影响。例1：如在焊接丁字形零件上(见图2—121a）加工一个平面，会引起工件的挠曲变形。但这种变形由于工件在加工过程中受到夹持，不能充分地表现出来，只有在加工完毕后松开夹具时变形才能充分地表现出来。这样，它就破坏了己加工平面的精度。例2：焊接齿轮箱的轴孔(见图2—121b)，加工第二个轴孔所引起的变形将影响第一个已加工过的轴孔的精度。保证加工精度的最彻底的办法是先消除焊接内应力然后再进行机械加工。
2、圆筒上环形焊缝引起的纵向应力σx分布：与平板不同。 (对圆筒来讲就是切向应力) （1）当圆筒直径与厚度之比较大时, σx的分布和平扳上的情况相似，见图2—100。对低碳钢来说σx达到σs （2）当圆筒直径与厚度之比较小时，就有所降低。原因:由于圆筒环焊缝的半径在焊后缩小，焊缝在长度上的收缩比平板上的焊缝具有更大的自由度。因此纵向应力比平板小。应力值的大小取决于圆筒的半径R、壁厚以及塑性变形区的宽度 bp。后者与焊接线能量和材质有关。当壁厚不变，R↓-- σx ↓； bp ↓ -- σx ↑（？）
③直通焊的尾部是拉应力，中段是压应力，起焊段由于必须满足平衡条件的原因仍为拉应力，应力分布情况与图2—l04a相似 ④用分段退焊和分段跳焊法。σy/ /的分布将出现多次交替的拉应力和压应力区。值得注意的是分段跳焊法的σy/ /峰值较其他焊接顺序高。

残余应力对材料性能影响研究

残余应力对材料性能影响研究残余应力是指材料在加工或热处理过程中产生的内部应力，在材料表面或体内存在的应力状态。

这些应力可能是由于非均匀塑性变形引起的，也可能是由于热膨胀不匹配引起的。

残余应力对材料的性能具有重要影响，本文将就残余应力对材料性能的影响进行研究。

首先，残余应力会影响材料的力学性能。

应力会影响材料的硬度、强度和塑性等力学性能。

过高的残余应力会导致材料的脆性增加，从而降低材料的韧性和延展性。

另外，在材料受到外部载荷时，残余应力会与外部应力叠加，可能导致材料的疲劳寿命降低或产生裂纹扩展的敏感性增加。

其次，残余应力对材料的腐蚀性能也有重要影响。

应力状态会影响材料表面的氧化和电化学反应过程，从而改变材料的耐蚀性能。

过高的残余应力会导致材料表面的缺陷或裂纹，从而加速腐蚀的发生。

此外，残余应力还会影响腐蚀介质在材料表面的扩散速率，从而改变腐蚀的发展速度。

此外，残余应力还会对材料的热性能产生影响。

由于应力的存在，材料在加热或冷却过程中的热膨胀系数可能会发生变化，导致热膨胀不匹配引起的应力累积。

这可能导致材料的热膨胀不均匀，从而引起热裂缝或变形。

因此，在设计高温材料时，需要考虑残余应力对材料的热膨胀性能的影响。

最后，残余应力还会对材料的电子性能产生影响。

应力状态可能改变材料的电子结构和载流子传输性质，从而影响电学性能。

例如，残余应力可能导致材料的载流子浓度发生变化，从而改变其导电性能。

此外，应力还可能引起结晶格的畸变，进而改变材料的能带结构和禁带宽度，影响光电性能。

总的来说，残余应力对材料性能的影响是多方面的。

它可以影响材料的力学性能、腐蚀性能、热性能和电子性能等。

因此，在材料设计和工程应用中，需要考虑残余应力对材料性能的影响，并采取相应的措施进行处理，以提高材料的性能和寿命。

同时，残余应力的测量和分析也是重要的研究方向，可以帮助了解材料加工和热处理过程中应力的分布和演化规律，为材料性能的优化提供指导。

残余应力分布参数

残余应力分布参数
残余应力分布参数
残余应力是指在物体内部不存在外力或温度变化的情况下，物体内部的应力状态。

残余应力是由于材料加工、热处理等过程引起的，具有可塑性变形、疲劳裂纹扩展等方面的影响。

因此，研究残余应力分布参数具有较高的工程实用性和科学研究价值。

残余应力的分布参数是残余应力的分布特征参数。

它泛指残余应力的分布而言，主要包括残余应力的大小、分布范围、分布形态等。

残余应力的分布参数直接反映了材料的性质和性能，对材料的加工工艺和使用寿命有着重要的影响。

残余应力的大小是指残余应力的绝对值大小，它反映了材料的力学性能。

残余应力越大，材料的强度容限越小，强度不均匀，材料疲劳性能下降。

因此，研究材料残余应力的大小是非常重要的。

残余应力的分布范围是指残余应力的作用范围，它关系到材料的几何形状和加工工艺。

研究残余应力的分布范围可以有效的掌握材料加工的过程和控制方法，进而提高材料的可靠性和使用寿命。

残余应力的分布形态是指残余应力的强度和方向的分布特点。

残余应力的强度和方向会对材料的各项性能产生
不同的影响。

例如，钢材的残余应力强度和方向不同，会对钢铁材料的抗拉性能、抗弯性能、韧性等产生不同的变化。

因此，研究残余应力的分布形态可以更好地掌握材料的力学性能和疲劳性能。

综上所述，研究材料的残余应力分布参数可以提高材料的使用寿命和可靠性，促进新材料的开发和应用。

在未来的研究中，需要加强测量方法和技术的研究，提高残余应力测量的精度和准确性，进一步探究材料残余应力的分布特征和分布规律，以提高材料的科学性研究水平。

残余应力的成因及分布规律

残余应力的成因及分布规律
残余应力是构件还未承受荷载而早已存在于构件截面上的初应力。

产生残余应力的主要原因是由外界条件引起了不均匀的塑性变形，有两种常见情况导致不均匀塑性变形：一是非均匀温度场的高温热循环作用，如焊接后未作特殊处理或采取火焰切割下料等；二是钢材的冷加工，冷加工会使构件产生不均匀塑性变形，因而产生残余应力。

残余应力的大小、分布与截面几何形状、几何尺寸、构件制造方法和加工过程等密切相关。

残余应力的分布特点是截面上的应力满足静力平衡条件。

图3-8所示为几种工字形截面沿构件纵向的残余应力分布，图中压应力为负值，拉应力为正值。

图3-8(a)为轧制普通工字钢，这种截面的腹板厚度远小于其冀缘厚度。

热轧后腹板中间部位先冷却，翼缘后冷却，又由于翼缘宽度较窄，因而在冷却过程中翼缘的收缩受到比其先冷却的腹板部分的约束而在翼缘中产生残余拉应力，在先冷却的腹板部分产生残余压应力。

图3-8(b)为轧制H型钢，其翼缘宽度较大，热轧后冷却过程中，翼缘两端由于其暴露于空气中的面积较翼缘与腹板交接部分为多而冷却较快，腹板中间部位则因厚度较薄而冷却较快，翼缘与腹板交接部位冷却收缩变形受到较其先冷却部分的约束而出现残余拉应力，先冷却部分则出现残余压应力。

图3-8(c)为翼缘为轧制边的焊接工字形截面，焊接处由于热量的高度集中，冷却后焊缝附近的腹板和翼缘板上均产生残余拉应力。

冀缘板两端与腹板中间部分则为残余压应力。

图3-8(d)为翼缘是火焰切割边的工字形截面，翼缘钢板两端有残余拉应力，而中间部分为残余压应力。

用这种钢板制作翼缘板的焊接工字形截面在焊缝冷却后，翼缘板中将产生相反的残余应力。

焊接接头的应力松弛及残余应力分析

焊接接头的应力松弛及残余应力分析焊接接头是工程中常见的连接方式之一，它通过熔化金属填充接头间隙，使接头部分形成一个整体，从而达到连接的目的。

然而，焊接过程中会产生应力，这些应力可能会导致接头的应力松弛和残余应力的产生。

本文将对焊接接头的应力松弛及残余应力进行分析。

一、焊接接头的应力松弛焊接接头的应力松弛是指焊接后接头内部的应力逐渐减小的过程。

焊接时，由于热量的作用，接头内部的金属会发生膨胀，形成应力。

随着焊接过程的结束，接头开始冷却，金属会收缩，从而产生应力松弛的现象。

应力松弛对焊接接头的影响是多方面的。

首先，应力松弛会导致接头的变形，使接头的尺寸和形状发生变化，从而影响接头的使用性能。

其次，应力松弛还可能导致接头的疲劳寿命降低，使接头容易发生疲劳断裂。

因此，在焊接接头的设计和制造过程中，应力松弛的控制是非常重要的。

二、焊接接头的残余应力焊接接头的残余应力是指焊接后接头内部仍存在的应力。

焊接过程中，由于金属的膨胀和收缩，接头内部会形成复杂的应力分布。

随着焊接过程的结束，金属冷却后，部分应力会被释放，但仍有一部分应力无法完全消除，形成残余应力。

残余应力对焊接接头的影响也是非常严重的。

首先，残余应力会导致接头的变形，使接头的尺寸和形状发生变化，从而影响接头的使用性能。

其次，残余应力还可能导致接头的开裂，使接头容易发生断裂。

三、焊接接头应力松弛和残余应力的分析方法为了准确分析焊接接头的应力松弛和残余应力，需要借助一些分析方法。

常用的方法包括有限元分析和试验分析。

有限元分析是一种数值计算方法，通过将接头划分为多个小单元，建立接头的数学模型，利用有限元法求解接头内部的应力分布。

这种方法可以较为准确地预测接头的应力松弛和残余应力。

试验分析是通过实验手段来分析接头的应力松弛和残余应力。

常用的试验方法包括应力松弛试验和残余应力测量试验。

应力松弛试验可以通过对焊接接头施加一定的载荷，观察接头的变形情况，从而分析应力松弛的程度。

残余应力测试与计算

残余应力测试与计算残余应力是指在物体内部存在的一种剩余应力，它是在外部应力去除后，物体内部仍然保留的应力状态。

残余应力的产生是由于物体在受力作用下发生了塑性变形，而在外力解除后，由于内部应力的分布不均匀，导致部分应力得不到释放而形成的。

残余应力的测试与计算是研究材料力学性能的重要手段之一。

通过对材料的残余应力进行测试，可以了解材料的内部应力分布情况，进而对材料的使用性能和寿命进行预测和评估。

残余应力测试与计算可以应用于各种材料的研究领域，如金属材料、陶瓷材料、复合材料等。

残余应力的测试方法有多种，常用的有X射线衍射法、中子衍射法、光学法等。

其中，X射线衍射法是最常用的残余应力测试方法之一。

通过测量材料表面或内部的X射线衍射图样，可以计算出材料的残余应力分布情况。

残余应力的计算是通过数学模型和计算方法来估算材料的残余应力分布。

常用的计算方法有有限元方法、解析法等。

有限元方法是一种基于数值计算的方法，通过将材料划分为有限个小区域，建立数学模型，利用计算机进行模拟计算，从而得到材料的残余应力分布情况。

解析法是一种基于解析数学方法的计算方法，通过对材料的力学性质进行分析和推导，得到材料的残余应力分布情况。

残余应力的测试与计算在材料科学和工程领域具有重要的应用价值。

首先，残余应力的测试与计算可以为材料的设计和制造提供重要的参考依据。

通过了解材料的残余应力分布情况，可以对材料的使用性能和寿命进行预测和评估，从而指导材料的设计和制造。

其次，残余应力的测试与计算可以用于材料的质量控制和缺陷检测。

残余应力是材料内部存在的一种应力状态，它与材料的质量和缺陷密切相关。

通过对材料的残余应力进行测试和计算，可以发现材料中的缺陷和问题，并及时采取相应的措施进行修复和改进。

最后，残余应力的测试与计算可以为材料的应用和改进提供理论指导和技术支持。

通过深入研究材料的残余应力分布情况，可以揭示材料的内部机制和性能特点，为材料的应用和改进提供理论指导和技术支持。

残余应力的概念

残余应力的概念残余应力是指材料在加工、热处理或使用过程中，由于内部应力分布不均匀而形成的一种应力状态。

这种应力状态不会随着外力的消失而完全消失，而是留下一定的应力残留在材料中。

残余应力的存在会对材料的性能和寿命产生重要影响。

一、残余应力的形成原因1. 加工应力：在材料加工过程中，由于切削、锻造、轧制等加工方法的不同，会在材料内部产生不同方向的应力。

这些应力在加工后不会完全消失，留下一定的残余应力。

2. 热处理应力：在材料热处理过程中，由于温度变化和组织结构的变化，会形成内部应力。

这些应力也不会完全消失，留下一定的残余应力。

3. 使用应力：在材料使用过程中，由于受到外部载荷的作用，会产生内部应力。

这些应力也不会完全消失，留下一定的残余应力。

二、残余应力的影响1. 影响材料的强度和韧性：残余应力会使材料的强度和韧性发生变化，使其抗拉、抗压、抗弯等性能发生变化。

2. 影响材料的疲劳寿命：残余应力会影响材料的疲劳寿命，使其在受到疲劳载荷时更容易发生疲劳裂纹。

3. 影响材料的变形和稳定性：残余应力会影响材料的变形和稳定性，使其在受到外部载荷时更容易发生塑性变形和变形失稳。

4. 影响材料的耐腐蚀性能：残余应力会影响材料的耐腐蚀性能，使其更容易受到腐蚀和损伤。

三、残余应力的测量方法1. X射线衍射法：利用X射线的衍射现象，测量材料内部的晶格应变，从而得到残余应力的大小和方向。

2. 中子衍射法：利用中子的衍射现象，测量材料内部的晶格应变，从而得到残余应力的大小和方向。

3. 光学法：利用光学原理，测量材料内部的应变，从而得到残余应力的大小和方向。

4. 拉伸法：利用拉伸试验机，测量材料在不同拉伸程度下的应力和应变，从而得到残余应力的大小和方向。

总之，残余应力是材料内部的一种应力状态，对材料的性能和寿命产生重要影响。

通过合适的测量方法，可以准确地测量残余应力的大小和方向，为材料的应用提供科学依据。

残余应力

残余应力（Residual Stress）消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。

机械加工和强化工艺都能引起残余应力。

如冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等，因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。

残余应力一般是有害的，如零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后，残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。

或经淬火、磨削后表面会出现裂纹。

残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。

零件的残余应力大部分都可通过适当的热处理消除。

残余应力有时也有有益的方而，它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。

[1]工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响。

也称残余应力。

残余应力是当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力。

凡是没有外部作用，物体内部保持自相平衡的应力，称为物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。

测试仪器编辑残余应力分析仪其原理是基于著名的布拉格方程2dsinθ=nλ ：即一定波长的X射线照射到晶体材料上，相邻两个原子面衍射时的X射线光程差正好是波长的整数倍。

通过测量衍射角变化Δθ从而得到晶格间距变化Δd，根据胡克定律和弹性力学原理，计算出材料的残余应力。

应力方程根据弹性力学理论, 在宏观各向同性晶体材料上角度θ和ψ（见图1）方向的应变可以用如下方程表述：（图1）正应力和剪切应力应力分量ζθ和ηθ为方向Sθ上正应力和剪切应力：含剪切应力的应力方程和曲线如果在垂直于试样表面上的平面上有剪应力存在（η13≠0和/或η23≠0），则εθψ与sin2ψ的函数关系是一个椭圆曲线，在ψ> 0和ψ<0是图形显示为“ψ分叉”（见图3）。

加工表面产生压缩残余应力和拉伸残余应力原因

加工表面产生压缩残余应力和拉伸残余应力原因引言加工表面产生压缩残余应力和拉伸残余应力是许多工业领域中的常见现象。

这些残余应力的产生来源于加工过程中材料的塑性变形，对于材料的性能和寿命具有重要的影响。

本文将从微观层面出发，深入探讨加工表面产生压缩残余应力和拉伸残余应力的原因。

塑性变形导致的应力塑性变形是指材料在外力作用下发生不可逆的形变。

在加工过程中，材料的塑性变形主要发生在表面区域。

这是因为加工过程中，材料受到来自切削或压力的外力作用，会发生塑性流动，导致表面区域发生变形。

塑性变形过程中的应力分布是不均匀的，通常在表面附近会形成残余应力。

这是因为材料的塑性变形是通过原子的位移和晶格缺陷的形成来实现的。

在内部晶体结构的重新排列过程中，会形成应力场。

加工表面产生压缩残余应力的原因加工表面产生压缩残余应力的主要原因是在形变过程中，材料的表层受到了压缩的应力。

以下是几个主要的原因：1. 切削过程中的挤压效应在切削加工过程中，切削刃对材料进行切削时，会造成材料的塑性变形和挤压。

切削刃与材料表面形成的摩擦力和压力会导致材料局部变形，形成压缩残余应力。

2. 机械压力的作用除了切削过程中的挤压效应，加工过程中的机械压力也会导致材料表面的塑性变形和压缩残余应力。

例如，冲压和锻造等加工过程中，通过施加外力使材料受压变形，产生残余应力。

3. 热加工引起的残余应力热加工过程中的温度变化会导致材料的热膨胀和收缩。

当材料表面受到不均匀加热或冷却时，会发生残余应力。

热加工过程中的残余应力可以通过控制加热和冷却速度等参数进行调节。

加工表面产生拉伸残余应力的原因除了压缩残余应力，加工表面也可能产生拉伸残余应力。

这些拉伸残余应力的主要原因如下：1. 切削过程的拉伸效应在切削过程中，不仅可以产生压缩残余应力，还可能导致拉伸残余应力的形成。

例如，在部分切削过程中，切削刃对材料表面施加拉伸力，导致材料表面的拉伸变形和产生拉伸残余应力。

2. 冷加工引起的残余应力冷加工过程中，材料受到外力的挤压和变形。

工件引起残余应力的原因

工件引起残余应力的原因
内应力是由于材料的结构变化或者加工过程中的变形引起的。

首先，
金属材料的晶界和晶内缺陷会导致内应力的产生。

晶界由于晶体之间的不
完整结合或者晶格方向的不连续性，会导致晶界附近区域内的应力集中，
进而形成内应力。

晶内缺陷包括晶格缺陷（如空位、间隙和夹杂物）和位错。

这些缺陷会导致晶体内部的应力场非均匀分布，形成内应力。

其次，加工过程中的变形也会引起内应力的产生。

例如，锻造、压力
加工和焊接等加工过程会导致材料的塑性变形，形成内应力。

变形过程中，材料会受到压力或拉力的作用，使材料发生塑性变形，然后在变形结束后，材料会出现应力释放不完全，导致产生残余应力。

除了内应力外，外应力也是引起工件残余应力的重要原因之一、工件
在使用过程中受到外界力的作用，会产生外应力。

例如，受力工件受到拉伸、压缩、扭转或弯曲等力，会导致工件内部出现应力分布不均匀，形成
残余应力。

外界温度的变化也会引起工件的热应力，从而产生残余应力。

此外，工件的尺寸和形状也会影响残余应力的产生。

当工件的形状发
生改变时，例如由于焊接或切割等加工过程，其尺寸和形状的改变会导致
内部应力的变化，形成残余应力。

尺寸和形状的改变会使工件的体积、表
面积或者尺寸变化，从而形成内应力。

总结起来，工件残余应力的主要原因包括材料的内应力和外应力。

内
应力是由于材料结构变化或加工过程中的变形所引起的，而外应力是由外
界力的作用或者工件尺寸和形状的改变所引起的。

通过对残余应力的研究
和控制，可以提高工件的使用性能和寿命。

残余应力的定义

残余应力是衡量零件质量的重要指标之一，也是学习的一个难点。

用能量作功的方法可以加深对残余应力的认识：外力使零件变形，其中引起塑性变形的外力作的功以零件内部材料变形而存贮在零件内。

当外力消除以后，应力不均匀的能量要施放出来，引起了零件缓慢地变形，即残余应力作功，使原有加工精度逐渐丧失，直到能量全部施放出来为止，变形结束。

尤其在仪器生产中，残余应力可能使整台仪器丧失精度而成为废品。

应当了解残余应力的“缓释”特点，熟悉残余应力产生原因，掌握减小和消除残余应力的技术手段。

残余应力的产生在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。

但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：1.不均匀的塑性变形；（塑2.不均匀的温度变化；3.不均匀的相变。

（从热力学平衡的观点看，将物体冷却(或者加热)到相转变温度，则会发生相转变而形成新相，）残余应力的作用机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。

(shenmi 收集)适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命的因素；而不适当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，失却尺寸精度，甚至导致变形、开裂等早期失效事故。

残余应力的调整针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力，有时还可以引入有益的残余压应力分布，这就是残余应力的调整问题。

通常调整残余应力的方法有：1.加热，即回火处理,利用残余应力的热松弛效应消除或降低残余应力。

2.施加静载，使工件产生整体或局部、甚至微区的塑性变形，也可以调整工件的残余应力。

例如大型压力容器，在焊接之后，在其内部加压，即所谓的“胀形”，使焊接接头发生微量塑性变形，以减小焊接残余应力。

3.振动时效，英文叫做Vibration Stress Relief,简称VSR 。

在国际上，工业发达国家起始于上世纪50年代，我国从70年代研究和推广。

残余应力判定标准

残余应力的判定标准可以根据不同的方法和应用场景而有所不同。

以下是一些常见的残余应力判定标准：X射线衍射法：这是一种无损检测方法，通过测量材料晶格间距的变化来推断残余应力的大小和分布。

在X射线衍射法中，判定标准通常与晶格间距的变化量相关，这个变化量可以通过比较无应力状态和有应力状态下的X射线衍射图谱来获得。

中子衍射法：类似于X射线衍射法，中子衍射法也是通过测量晶格间距的变化来推断残余应力。

判定标准通常与中子衍射图谱中的峰位移动或峰形变化相关。

超声波法：利用超声波在材料中传播速度的变化来测量残余应力。

判定标准通常与超声波传播速度的变化量或声弹性系数相关。

磁性法：通过测量材料磁性的变化来推断残余应力。

判定标准通常与磁化强度、磁导率或磁滞回线的变化相关。

机械释放法：这是一种有损检测方法，通过局部切割或钻孔来释放残余应力，并测量释放的应变或位移来推断残余应力的大小和分布。

判定标准通常与释放的应变或位移量相关。

需要注意的是，不同的判定标准可能适用于不同的材料和应用场景，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的判定标准。

此外，对于复杂构件或大型结构，可能需要采用多种方法进行综合评估。

材料残余应力

材料残余应力
材料残余应力是指在材料加工或者变形后，由于内部微观结构和应力分布的不均匀性所导致的残余应力。

这些应力可能会对材料的性能、稳定性和寿命产生重要影响。

因此，对材料残余应力的研究和控制具有重要的意义。

材料残余应力的产生主要有以下几个方面的原因，首先，是由于材料的非均匀性，例如晶粒的大小、形状和分布不均匀等因素会导致残余应力的产生。

其次，是由于材料的加工过程中所施加的外部应力，例如锻造、轧制、焊接等加工过程中所施加的压力会导致材料内部产生残余应力。

最后，是由于材料的热处理过程，例如淬火、退火等热处理过程中所产生的温度梯度和相变引起的体积变化也会导致残余应力的产生。

材料残余应力的存在会对材料的性能和稳定性产生重要影响。

首先，残余应力会影响材料的力学性能，例如强度、韧性、塑性等性能。

其次，残余应力还会影响材料的疲劳性能和蠕变性能，导致材料的寿命缩短。

最后，残余应力还会影响材料的加工性能，例如加工硬化、变形能力等。

为了控制材料的残余应力，可以采取以下几种方法，首先，可以通过合理的工艺设计和参数选择来减少残余应力的产生。

其次，可以通过适当的热处理工艺来消除或者减小残余应力。

最后，可以通过表面处理、残余应力退火等方法来改善材料的残余应力状态。

总之，材料残余应力是材料加工和变形过程中不可避免的问题，对材料的性能和稳定性产生重要影响。

因此，对材料残余应力的研究和控制具有重要的意义，可以通过合理的工艺设计、热处理工艺和表面处理等方法来减小残余应力的影响，从而提高材料的性能和稳定性。

应力集中和残余应力的概念

应力集中和残余应力的概念嘿，朋友们！今天咱来聊聊两个挺有意思的概念，那就是应力集中和残余应力。

咱先说应力集中。

这就好比一条水流，本来在宽阔的河道里流得好好的，突然遇到了一个很窄的地方，那水流是不是就会变得特别急呀？应力集中就类似这样。

在一个结构体里，有些地方的形状啊或者条件啥的发生了变化，导致应力在这些地方特别集中。

就好像一个整体很坚固的东西，突然有个小局部要承受特别大的力量。

比如说，一个钢梁上有个小缺口，那这个缺口处的应力可能就会比其他地方大很多很多。

这要是不注意，很可能就会在这个地方出问题，就像千里之堤毁于蚁穴一样。

那残余应力又是啥呢？想象一下，你揉了一团纸，然后再展开，这纸是不是就不像原来那么平整了呀？这就是有了残余的变形。

结构体在制造或者加工的过程中，会经历各种力的作用，等这些力消失了，可还是会在结构体里留下一些应力，这就是残余应力啦。

就好比我们经历了一些事情，总会在心里留下点什么一样。

这些残余应力有时候可能没啥大影响，但有时候也可能引发一些想不到的问题呢。

你想想看，要是我们盖房子用的钢梁有残余应力，时间长了会不会变形呀？要是机器零件有残余应力，会不会影响它的使用寿命和性能呢？所以说呀，应力集中和残余应力可不是小事情，我们得重视起来。

在我们的生活中，很多东西都可能受到这两个概念的影响。

我们的大桥、高楼，还有各种机器设备，都得考虑到应力集中和残余应力。

如果不重视，那后果可不堪设想啊！我们可不能让这些潜在的危险影响我们的生活和安全。

总之，应力集中和残余应力是两个很重要的概念，我们得好好了解它们，才能更好地利用各种结构体，让它们为我们服务，而不是给我们带来麻烦呀！。

圆柱体镦粗过程的应力分布及变化规律

圆柱体镦粗过程的应力分布及变化规律
圆柱体镦粗过程中，由于镦削切削力的作用，会导致圆柱体表面产生应力分布。

在镦粗过程中，应力分布及变化规律如下：
1. 镦粗切削过程中，刀具对工件施加切削力，刀具与工件接触面产生切向力和法向力。

切向力会导致圆柱体表面产生剪切应力，而法向力类似于压力，会导致圆柱体表面产生压应力。

2. 在切削区域内，离刀具接触面越远，应力逐渐减小。

这是因为切削力在切削区域内的传递和分布导致的。

一般来说，应力分布呈现出从切削区域内部向外围递减的趋势。

3. 在切削区域外，由于切削力的传递和分布，圆柱体表面会产生残余应力。

镦粗过程中，圆柱体表面由于受到切削力的作用而产生压应力，而内部则产生拉应力。

残余应力的分布与材料的性质、切削参数以及工艺条件等因素有关。

总体来说，镦粗过程中圆柱体的应力分布主要受到切削力的作用，并且呈现出从切削区域内部向外逐渐减小的趋势。

同时，在切削区域外也会产生一定的残余应力。

这些应力的分布和变化规律对材料的变形和性能有一定的影响，需要在工艺控制和设计中予以考虑。

残余应力对塑性变形的影响

残余应力对塑性变形的影响残余应力对塑性变形的影响残余应力是指在物体经历了一定的应变过程后，应变被完全释放，但应力仍然存在的一种现象。

在塑性变形中，残余应力对于物体的性能和行为起着重要的影响。

下面将逐步探讨残余应力对塑性变形的影响。

首先，残余应力可以改变材料的力学性能。

在材料经历塑性变形过程后，原本应力分布已经发生了改变。

然而，由于某些原因，部分应力不能得到完全释放，形成了残余应力。

这些残余应力可以导致材料的力学性能发生变化。

例如，残余应力可以增加材料的硬度和强度，使其更难发生塑性变形。

这在某些工程应用中是有益的，可以提高材料的耐用性和承载能力。

其次，残余应力对材料的形状稳定性具有重要影响。

在塑性变形过程中，材料的形状可能发生变化，例如产生弯曲或扭转。

残余应力的存在可以抵消部分形变，并使材料更加稳定。

这对于需要保持形状稳定性的结构件非常重要，例如航空航天器中的零件。

此外，残余应力还可能引起材料的变形和破坏。

当残余应力超过材料的承载能力时，可能导致材料的形变和破坏。

这在一些材料中特别重要，例如玻璃和陶瓷等易脆材料。

残余应力可以导致材料发生应力集中，从而引发裂纹的扩展和破碎。

最后，残余应力还可能影响材料的使用寿命和可靠性。

在一些情况下，残余应力可能会导致材料的疲劳寿命降低。

由于应力集中的存在，材料在长期的应力加载下更容易发生疲劳破坏。

因此，在工程设计中，必须考虑和控制残余应力，以确保材料的可靠性和使用寿命。

总结起来，残余应力对塑性变形有着重要的影响。

它可以改变材料的力学性能，影响形状稳定性，引起变形和破坏，并影响材料的使用寿命和可靠性。

因此，在工程设计和制造过程中，必须认真考虑和控制残余应力，以确保材料和结构的性能和安全性。

纵向残余应力

纵向残余应力
纵向残余应力是指在加工、焊接、淬火等过程中，材料内部产生的剩余应力。

这种应力的方向与材料的轴向相同，即沿着杆件的纵向分布。

纵向残余应力会对杆件的性能产生不利影响，如降低强度、延展性和韧性等。

纵向残余应力的产生主要与杆件内部的温度分布和压力分布有关。

在加工过程中，材料受到的应力会超过其塑性极限，导致材料发生塑性变形产生残余应力。

在焊接过程中，焊接区域会发生高温和冷却的过程，导致焊缝处产生残余应力。

在淬火过程中，材料表面快速冷却而内部温度较高，导致表面和内部产生残余应力。

为了减少纵向残余应力对杆件性能的影响，可以采取以下措施：进行预应力处理、改善加工和焊接工艺、采用合适的淬火工艺等。

预应力处理可以通过施加相反方向的力来消除部分残余应力；改善加工和焊接工艺可以减少应力集中和温度差异；采用合适的淬火工艺可以使材料表面和内部温度差异减小，从而减少残余应力的产生。

在杆件使用过程中，纵向残余应力会随着时间的推移逐渐减小，但是其对杆件性能的影响可能会持续存在。

因此，在设计杆件时，需要考虑纵向残余应力对材料性能的影响，并采取相应的措施来减少其不利影响。

- 1 -。