残余应力的概念与残余应力的产生
钢结构焊接中的残余应力分析方法
能够兼顾计算精度和计算效率，适用于大型复杂 焊接结构的残余应力分析。
03
钢结构焊接中的残余应力测量技术
X射线衍射法
01
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04
原理
利用X射线在晶体中的衍射现 象，通过测量衍射角的变化来 计算残余应力。
优点
非破坏性测量，对试样无损伤 ，可测量小区域和复杂形状的 构件。
缺点
设备昂贵，操作复杂，需要专 业人员进行操作和分析。
将数值模拟得到的残余应力分布结果与实验结果 进行对比分析，验证模拟的准确性。
模拟结果优化
针对误差来源进行模拟结果的优化和改进，提高 数值模拟的精度和可靠性。
ABCD
误差来源分析
分析数值模拟中可能存在的误差来源，如模型简 化、材料参数不准确等，并提出改进措施。
工程应用探讨
探讨数值模拟在钢结构焊接残余应力分析中的工 程应用前景和局限性。
原理
利用超声波在材料中的传播速 度与应力之间的关系，通过测 量超声波传播速度的变化来计
算残余应力。
优点
设备相对简单，操作方便，可 实现在线测量。
缺点
对材料表面粗糙度和温度等因 素敏感，测量结果易受干扰。
应用范围
适用于各种金属材料和构件的 表面残余应力测量。
应变片法
原理
在构件表面粘贴应变片，通过测量应 变片电阻值的变化来计算残余应力。
求解过程
采用合适的数值方法求解边界积分方 程，得到焊接过程中的温度场和应力
场分布。
材料本构关系与热源模拟
定义材料的本构关系和焊接热源模型 ，以模拟焊接过程中的热力学行为。
结果分析与验证
对求解结果进行可视化处理和数据分 析，评估残余应力的分布和影响，并 与实验结果进行对比验证。
《残余应力测量 》课件
通过对数据处理算法的优化，提高测量数据的处 理速度和准确性，从而提升测量准确度。
3
多参数测量融合
将多种参数测量结果进行融合，如表面形貌、材 料成分等，以更全面地反映材料的残余应力状态 。
THANKS
感谢观看
域产生残余应力。
对产品的影响
01
降低产品强度和疲 劳寿命
过大的残余应力可能导致产品在 使用过程中过早出现疲劳裂纹， 降低产品的疲劳寿命。
02
影响产品尺寸稳定 性
残余应力会导致产品在使用过程 中发生变形，影响产品的尺寸稳 定性。
03
引发应力腐蚀开裂
在某些腐蚀环境下，残余应力可 能会引发应力腐蚀开裂，对产品 的安全性能造成威胁。
光学干涉技术
利用光学干涉原理，通过测量材料表面的微小形变来推算残余应力 。
磁性测量技术
利用磁性材料的磁致伸缩效应，通过测量材料的磁致伸缩系数来反 演残余应力。
应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展，对飞机和航天器的结构健康监测要 求越来越高，残余应力测量技术将广泛应用于航空航天领域。
新能源领域
在新能源领域，如太阳能和风能等，需要对大型结构件进行残余应 力测量，以确保其安全性和稳定性。
汽车工业领域
汽车工业中，对汽车零部件的残余应力测量需求越来越大，以保障汽 车的安全性能和寿命。
测量准确度的提高
1 2
新型传感器技术
采用新型传感器技术，如高精度光纤传感器和纳 米压痕传感器等，以提高测量准确度和分辨率。
建筑领域
在建筑领域，残余应力的存在可能导致桥梁、高层建筑等结构出现裂纹、变形或破坏。
通过残余应力测量，可以评估结构的稳定性和安全性，为建筑物的维护和加固提供科学依据，确保建 筑物的长期使用安全。
土的残余应力
土的残余应力土的残余应力是指土体在某一部分或整体受到外部作用力的影响，在土体内部产生并残留的应力。
它是由土体内部各部分之间相互约束和平衡而产生的。
在基坑开挖、基础施工、地基处理等工程中，残余应力的存在可能会影响工程的稳定性和安全性。
土的残余应力主要有以下几种表现形式：1.初始应力：土体在自然状态下所承受的应力，也称为自重应力。
它是由土体的重量和土体内部各部分之间的相互约束产生的。
2.构造应力：由于地壳运动和地质构造变化等原因，在土体内部产生的残留应力。
这种应力有时很大，可能会影响工程的稳定性。
3.侧压力：由于基坑侧壁的限制和土体的侧向变形，在基坑内部产生的残留应力。
在深基坑工程中，侧压力的作用可能会很大，需要采取措施进行控制。
4.卸荷应力：由于土体的卸载作用产生的残留应力。
例如在基坑开挖过程中，开挖区的土体从原本的受压状态变为卸载状态，产生卸荷应力。
土的残余应力的测量方法主要有以下几种：1.应力解除法：通过在土体中钻孔并插入应力解除器，将土体的一部分解除应力，然后测量解除前后土体的变形量，从而计算出残余应力的大小和方向。
2.应力恢复法：通过在土体中钻孔并插入应力恢复器，将土体的一部分施加反方向的应力，使得土体的应力状态恢复到原始状态，然后测量恢复前后的土体变形量，从而计算出残余应力的大小和方向。
3.孔隙水压力法：通过测量土体中的孔隙水压力，推算出土体中的残余应力。
这种方法需要在土体中设置水位观测孔和压力传感器，通过观测孔中水位的变化和压力传感器的数据，计算出土体中的残余应力。
4.经验公式法：根据大量的实测数据和经验，建立土体的残余应力与土体的物理性质、地层结构等因素之间的关系，通过已知的土体参数计算出土体的残余应力。
这种方法需要大量的数据支持和经验积累，不适用于所有情况。
总之，土的残余应力是一个复杂的问题，需要综合考虑多种因素进行研究和处理。
在实际工程中，应该根据具体情况采取相应的措施，控制和利用残余应力，保证工程的安全稳定和顺利进行。
残余应力的产生和对策 书籍
残余应力的产生和对策书籍全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：残余应力是指物体在受力后解除外部载荷的情况下所保留的应力状态，这种应力状态往往会影响物体的性能和稳定性。
残余应力的产生是由于材料在受力或变形的过程中内部的分子结构发生变化，使得材料的原始形态无法完全恢复。
残余应力的存在会导致材料的变形、开裂、变形等问题，严重影响材料的使用寿命和性能。
残余应力的产生是一个普遍存在的问题，在实际生产和应用中必须引起足够的重视。
焊接是一个常见的工艺过程，焊接过程中会引入残余应力，如果没有有效的对策控制，会导致焊接件的变形和破裂。
热处理、塑性加工、注塑成型等工艺也会引入残余应力，在工程设计和生产制造过程中必须认真考虑残余应力的问题。
对于残余应力的产生，我们可以通过以下几种对策进行控制和解决：1. 合理设计和选择材料：在工程设计中，可以根据材料的性能和应用要求合理选择材料，减少残余应力的产生。
合理设计结构，在加工和焊接过程中减少应力的集中和不均匀分布。
2. 控制加工过程：在加工过程中，可以采取一些措施来减少残余应力的产生，例如采用合适的工艺参数和工艺控制，控制加工温度和变形，减少残余应力的积累。
3. 热处理和调质处理：对于产生残余应力的材料，可以通过热处理和调质处理的方法来消除或减少残余应力的产生。
在焊接后进行热处理，使材料重新回复力学性能，消除残余应力。
4. 采用残余应力监测和控制技术：在工程领域中，可以采用残余应力监测和控制技术，对残余应力进行实时监测和控制，及时发现问题并采取相应措施进行处理。
残余应力的产生是一个普遍存在的问题，需要引起工程设计和生产制造等各个领域的重视。
通过合理设计和选择材料、控制加工过程、热处理和调质处理、采用残余应力监测和控制技术等对策，可以有效减少或消除残余应力的影响，提高材料的性能和稳定性。
希望相关领域的从业者和学者能够重视残余应力问题，不断探索和完善相关对策，为实现材料的高性能和高稳定性做出贡献。
工件中残余应力的形式,产生原因、测试方法总结1
残余应力基础知识一、基本概念1.1应力残余应力是在无外力的作用时，以平衡状态存在于物体内部的应力。
在外力的作用下，当没有通过物体表面向物体内部传递应力时，在物体内部保持平衡的应力系称为固有应力或初始应力。
热应力(Thermal stress)和残余应力(Residual stress)是固有应力的一种。
而固有应力也被一些研究者称为内应力。
通常说来，物体的内力是指物体内部质点之间的相互作用力，在物体没有受到外力作用时它就存在着的。
就是是这种内力，使物体各个部分紧密相连，并保持一定的几何形状。
通常我们关心的不是内力的大小，而是构件中所承受内力最严重的所谓“危险点”。
为了描述截面上各点承受内力的程度，以及内力在截面上的分布状况，引入内力集度(即应力)的概念。
如图2.1所示，设在受力物体内某一截面m-m 上任取一点K ，围绕K 点取为面积∆A,若在∆A 上作用的内力为∆P ，则在∆A 上的内力平均集度为:m P P ∆=∆A（1）图2.1应力概念示意图P m 称为作用在∆A 上的平均全应力。
如果所取微面积∆A 越小，则P m 就越能准确表示K 点所受内力的密集程度。
当∆A 趋于0时，其极限值定义为K 点的全应力（Total stress ），即 lim 0P dP p dA A ∆==∆A∆→ （2） 全应力p 是一个矢量。
为了研究问题的方便，常把全应力p 分解为垂直于截面m-m 的分量σ和相切于截面m-m 的分量τ。
σ称为法向应力或正应力，τ称为切向应力或剪应力。
[2]1.2内应力概念、原理由于物体是由无数质点组成的，因此，在未受外力作用时，内部各质点间就已存在着相互作用的力，它使各质点处于相对平衡状态，从而物体才能保持一定的形状，这种力称为物体的固有内力，即自然状态粒子结合力。
固有应力也被一些研究者成为内应力（Internal stress）。
内应力是指产生应力的各种因素不复存在时（如外力已去除、加工已完成、温度已均匀、相变已停止等），由于不均匀的塑性变形或相变而使材料内部依然存在并自身保持平衡的应力。
注塑件 残余应力
注塑件残余应力1. 残余应力的定义和原因残余应力是指在注塑件成型过程中，由于注塑材料的热胀冷缩、流动阻力等因素引起的内部应力。
在注塑件冷却固化后，这些应力仍然存在于注塑件内部，成为残余应力。
残余应力的大小和分布对注塑件的性能和寿命具有重要影响。
2. 残余应力的影响残余应力对注塑件的性能和寿命有以下几个方面的影响：2.1 机械性能残余应力会导致注塑件的强度、韧性和耐疲劳性能下降。
这是因为残余应力会导致注塑件的内部结构产生变化，如晶格畸变、孔洞形成等，从而降低了材料的力学性能。
2.2 尺寸稳定性残余应力会导致注塑件在使用过程中发生尺寸变化，如形状变形、翘曲等。
这是因为残余应力会引起注塑件内部的应力释放和重新分布，从而导致注塑件的形状发生变化。
2.3 热稳定性残余应力会影响注塑件的热稳定性能。
在高温环境下，残余应力会引起注塑件的热膨胀，从而导致尺寸变化和形状变形。
同时，残余应力还会加速注塑件的老化过程，降低其使用寿命。
2.4 表面质量残余应力会影响注塑件的表面质量。
在注塑件成型过程中，残余应力会导致注塑件的表面产生裂纹、缺陷等问题，从而降低了注塑件的外观质量。
3. 残余应力的测量方法为了准确评估注塑件的残余应力，可以使用以下几种测量方法：3.1 X射线衍射法X射线衍射法是一种常用的测量残余应力的方法。
通过测量注塑件表面的X射线衍射图谱，可以得到注塑件内部的应力分布情况。
3.2 激光光弹法激光光弹法是一种非接触式的测量方法。
通过激光光束的照射和接收，可以测量注塑件表面的应力分布情况。
3.3 数值模拟方法数值模拟方法是一种计算机辅助的测量方法。
通过建立注塑件的有限元模型，可以模拟注塑件成型过程中的应力分布情况。
4. 残余应力的消除和控制为了降低注塑件的残余应力，可以采取以下措施：4.1 优化注塑工艺参数通过调整注塑工艺参数，如注塑温度、注塑压力、注塑速度等，可以改变注塑件的冷却固化过程，从而减少残余应力的产生。
电镀的残余应力-概述说明以及解释
电镀的残余应力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电镀是一种常见的表面处理工艺，通过将金属物品浸入含有金属离子的溶液中，利用电流将金属沉积在物品表面，形成一层均匀的金属覆盖层。
这种覆盖层可以提高物品的耐腐蚀性能、增强外观装饰、改善导电性能等。
然而，电镀过程中可能会引入残余应力，这种应力在一定程度上会影响物品的性能和稳定性。
本文将探讨电镀过程中产生的残余应力问题，分析其产生的原因和影响因素，同时提出应对电镀残余应力的方法和建议。
通过深入研究和讨论，对电镀残余应力进行全面的了解，有助于提高电镀工艺的稳定性和效率，推动相关行业的发展和进步。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分旨在介绍本文的组织结构，为读者提供对整篇文章内容的整体把握。
本文主要包括引言、正文和结论三部分。
1. 引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述部分，将介绍电镀的基本概念和研究背景；文章结构部分将介绍本文的组织结构；目的部分将明确本文的研究目标。
2. 正文部分包括电镀的原理、残余应力的概念和影响残余应力的因素三个小节。
将详细介绍电镀的工作原理，残余应力的概念以及影响残余应力的因素。
3. 结论部分包括总结电镀残余应力的重要性、应对电镀残余应力的方法和展望未来研究方向三个小节。
将总结本文的研究成果和对电镀残余应力的重要性进行归纳，提出应对电镀残余应力的方法，并展望未来研究的方向。
通过以上结构的安排，读者可以清晰地了解本文的内容和组织，方便其在阅读过程中更好地理解和把握文章的主要观点和结论。
1.3 目的文章的目的是探讨电镀过程中产生的残余应力对零件性能和质量的影响，以及如何有效应对这种残余应力。
通过深入分析电镀残余应力的形成机制、影响因素和表现形式，可以更好地理解电镀工艺中的问题，并提出相关的解决方法。
此外，通过对电镀残余应力的研究，可以为未来的电镀工艺改进和优化提供参考，推动该领域的发展。
因此，本文旨在从理论和实践的角度探讨电镀残余应力的问题，为相关研究和应用提供有益的参考和指导。
焊接残余应力
（3）X射线法
X射线衍射法是目前最为成熟而且应用范围也最为广 泛的测量结构表面残余应力方法，其优点如下：
（1）理论成熟，测量精度高，测量结果准确、可靠。 （2）由于X射线对材料的透射深度十分小，测定的
表面层深度仅为10-35um，因此测定的是材料表面 的应力状态，不会改变材料的状态，属于无损测量。
1
13
4A
1 4B
(1 3 )2 (22 1 3)2
2
13
4A
1 4B
(1 3)2 (22 1 3)2
tan 2 22 1 3 3 1
通孔应变释放系数A、B可由Kirsch理论解得到下面的公式；盲 孔法应变释放系数则需由标定试验确定。
1 d2
A 2E 4r1r2
B
在加载方向的径向应力 分布左图所示。若在钻孔前 将一应变片粘贴在受有应力 的板上，距孔边0.5到1.5d （为孔径）处，钻孔时应变 片将感受出因应力降低产生 的应变（图2中阴影所示）， 这个应变显然和孔边的应力 释放有关。
钻孔引起的弹性径向释放应力
盲孔法测试残余应力应变片示意图
释放应力计算公式
2、变形 定义：物体在外力或温度等因素作用下，其形状与
尺寸发生变化的现象。
3、焊接残余应力的影响因素
热输入
材料因素
制造因素
结构因素
材料特性，热物理 常数，力学性能
工艺措施 预热，缓冷
热膨胀系数
温
弹性模量
度
场
屈服强度
相变
焊接应力
边界条件， 夹持状态
内 拘 束 度
外 拘 束 度 构件形状尺寸 厚度及刚度
一、残余应力的基本概念
1、定义 内应力：当产生应力的因素不存在时（如外力去除、
残余应力基本知识
拉伸作用引起凸出效应
垂直于表面的塑性“凸出”， 按照波松比关系，必然会产生 平行于表面的塑性收缩，而表 面之下未收缩，所以，
在被切削平面产生残余拉 应力
耕犁阶段
材料塑性滑移阶段
即“塑性凸出”，表面塑性收缩阶段
表一 残余应力峰值与喷丸预应力的关系
p(Kgf/mm2) ＋100 ＋75 ＋50 0 －98 rp(Kgf/mm2) －91 －88 －83 －63 ＋5
rp 51.30.5p(Kgf/mm2) (1)
上式的线性回归相关系数为0.973。
然后，对施加不同预应力喷丸，得到不 同残余应力的的钢板弹簧进行疲劳试验， 得到了这样的S—N曲线
残余应力基本知识简介
• 残余应力概念界定 • 残余应力的产生 • 残余应力的作用 • 残余应力的测量方法
一、残余应力的基本概念
定义
• 内应力：没有外力或外力矩作用而在物体内部存在并自身保持平衡的应力。
•历史回顾 1860年 Woehler 指出火车轴的断裂有内应力作用这个因素 1925年 Masing 首次提出将内应力分为三类。 1935年 Давиденков依据各类内应力对晶体的X射线衍射
内
外
残余 应力 （MPa）
实际测试得到的分布曲线却是这样的
400
300
200
100
剥层深度 （mm）
0
10
8
6
4
2
0
-100
-200
实测曲线与理论分析所得曲线 形状相似，区别在于表层及其 以下区间多了显著的拉应力。
实际情况是：钢板弯折 并没有达到90度，焊接 时施加外力，强制焊接 成型，于是把弹性变形 固定下来。
残余应力的产生和对策 书籍
残余应力的产生和对策书籍《残余应力的产生和对策》第一章什么是残余应力残余应力是指在物体内部或表面存在的一种剩余应力，它是由于物体经历了外部力的作用或热应变引起的。
这种应力可能会对物体的性能和稳定性产生重要影响。
第二章残余应力的产生机制2.1 材料加工过程中的残余应力在材料的加工过程中，如锻造、轧制、淬火等，由于外部力的作用，会在材料内部产生残余应力。
这些应力可能会导致材料的变形、裂纹甚至破坏。
2.2 热应变引起的残余应力材料在冷却过程中，由于温度变化引起的热应变会导致残余应力的产生。
这种应力可能会导致材料的变形和破坏。
第三章残余应力对物体的影响3.1 对材料性能的影响残余应力会改变材料的力学性能，如强度、韧性等。
这些应力可能会导致材料的脆化、疲劳寿命的降低等问题。
3.2 对结构的影响残余应力可能会导致结构的变形和破坏，从而影响结构的稳定性和安全性。
第四章残余应力的对策4.1 应力退火通过加热材料并保持一段时间，使其内部的残余应力逐渐释放。
这种方法可以有效地减少残余应力，提高材料的稳定性和性能。
4.2 加工控制在材料的加工过程中，合理控制外部力的大小和方向，可以减少残余应力的产生。
例如，在锻造过程中使用适当的温度和应力控制方法，可以降低残余应力的产生。
4.3 热处理通过对材料进行热处理，可以改变其晶体结构，从而减少残余应力的产生。
这种方法可以提高材料的稳定性和机械性能。
第五章结语残余应力是材料工程中一个重要的问题，它对材料的性能和结构的稳定性有着重要影响。
通过了解残余应力的产生机制和对策，我们可以采取有效的方法来减少残余应力的影响，提高材料的性能和结构的稳定性。
在今后的工程实践中，我们应该重视残余应力的问题，并采取相应的措施来解决。
只有这样，我们才能更好地保障工程的质量和安全性。
焊接残余应力产生的原因
焊接残余应力产生的原因
焊接残余应力是指在焊接过程中，由于局部区域受到不均匀的热膨胀和冷却收缩的影响，导致材料内部产生残余应力。
这些残余应力可能会对焊接件的性能和稳定性产生负面影响，因此需要及时进行处理和控制。
焊接残余应力的产生原因主要包括以下几个方面：
1. 热膨胀和冷却收缩不均匀：焊接过程中，焊接件局部区域受到高温热输入，导致局部区域膨胀，而在冷却过程中又会收缩。
如果热膨胀和冷却收缩不均匀，就会导致残余应力的产生。
2. 焊接过程中的变形：焊接过程中，由于焊接件受到热输入，可能会发生变形，导致残余应力的产生。
3. 材料性能差异：焊接时使用的母材、焊材和焊接工艺可能存在一定的差异，这也会导致残余应力的产生。
4. 焊接残留缺陷：如果焊接过程中存在气孔、夹杂等缺陷，也会导致残余应力的产生。
对于焊接残余应力的产生原因，我们可以通过以下几种方法进行控制和处理：
1. 合理选择焊接工艺和参数：在焊接过程中，应根据焊接件的材料和形状，合理选择焊接工艺和参数，以减少残余应力的产生。
2. 采取预热和后热处理措施：在焊接过程中，可以采取预热和后热处理的方式，以减少焊接残余应力的产生。
3. 控制焊接变形：在焊接过程中，应控制焊接变形，避免过大的变形导致残余应力的产生。
4. 检测和修复焊接残留缺陷：在焊接后，应对焊接件进行检测，及时发现并修复焊接残留缺陷，以减少残余应力的产生。
焊接残余应力的产生原因是多方面的，需要在焊接过程中加以控制和处理，以确保焊接件的性能和稳定性。
通过合理选择焊接工艺和参数、采取预热和后热处理措施、控制焊接变形和修复焊接残留缺陷，可以有效减少焊接残余应力的产生，从而提高焊接件的质量和可靠性。
残余应力等效应力
残余应力等效应力1. 引言在材料工程和结构力学中，残余应力是指在物体表面或内部存在的一种内部应力状态。
它是由于物体受到外界作用力或热膨胀等因素引起的，当外界作用力消失后，残余应力仍然存在。
残余应力可以对材料和结构产生重要影响，因为它们可能导致裂纹扩展、变形和失效等问题。
为了更好地理解和评估这些影响，我们需要对残余应力进行分析和计算。
其中一个重要的参数是等效应力。
2. 残余应力的产生机制残余应力可以通过多种方式产生，其中包括以下几种常见机制：2.1 热膨胀热膨胀是指物体在温度发生变化时由于热胀冷缩而引起的尺寸变化。
当物体受到热膨胀或冷缩时，会导致内部出现残余应力。
2.2 加工变形加工过程中对材料进行塑性变形时，也会引起残余应力。
例如，在金属加工过程中使用锻造、轧制或拉伸等工艺，会使材料发生塑性变形，形成残余应力。
2.3 相变相变是指物质由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。
在相变过程中，原子或分子之间的排列方式发生改变，导致残余应力的产生。
3. 等效应力的定义和计算等效应力是一个用来描述残余应力强度的参数。
它可以将各个方向上的应力合并为一个单一的数值，便于进行分析和比较。
3.1 等效应力的定义等效应力是一个与残余应力有关的标量量值，可以通过以下公式定义：σeq=√12[(σx−σy)2+(σy−σz)2+(σz−σx)2+6(τxy2+τyz2+τxz2)]其中，σx,σy,σz是三个主应力；τxy,τyz,τxz是三个主剪切应力。
3.2 等效应力的计算计算等效应力需要先确定各个方向上的主应力和主剪切应力。
这些数据可以通过实验测量或数值模拟得到。
然后，将这些值代入等效应力的定义公式中进行计算即可。
4. 等效应力的意义和应用等效应力在材料工程和结构力学中具有重要意义，它可以用来评估残余应力对材料和结构性能的影响，并指导设计和改进。
4.1 评估材料强度等效应力可以帮助我们评估材料的强度。
当等效应力超过了材料的屈服强度时，就可能导致塑性变形、裂纹扩展或失效等问题。
注塑件 残余应力
注塑件残余应力摘要：一、注塑件残余应力的概念1.注塑件2.残余应力二、注塑件残余应力的产生原因1.冷却过程2.收缩不均3.脱模过程三、注塑件残余应力的影响1.变形2.裂纹3.降低使用寿命四、减少注塑件残余应力的方法1.优化模具设计2.控制注塑参数3.采用后处理技术五、总结正文：一、注塑件残余应力的概念注塑件是在注塑机中通过加热、注射和冷却过程制成的一种塑料制品。
残余应力是指在注塑件生产过程中，由于冷却收缩、脱模等外力作用，使得塑料内部产生的一种潜在的应力。
这种应力在制品内部形成一个平衡状态，但如果受到外部因素的影响，可能会引发制品变形、裂纹等问题。
二、注塑件残余应力的产生原因1.冷却过程：在注塑件冷却过程中，由于塑料的热膨胀系数和冷却速度不同，容易产生收缩不均，从而导致内部应力的产生。
2.收缩不均：由于模具设计不合理、浇口位置不当等原因，使得塑料在冷却过程中收缩不均，从而形成残余应力。
3.脱模过程：在脱模过程中，如果脱模力过大或过小，都可能导致制品内部产生应力。
三、注塑件残余应力的影响1.变形：残余应力使制品在存放、使用过程中容易发生变形，影响制品的外观和使用性能。
2.裂纹：当残余应力超过制品的强度极限时，容易在制品表面形成裂纹，导致制品报废。
3.降低使用寿命：残余应力会降低制品的使用寿命，严重时可能导致制品在使用过程中突然损坏。
四、减少注塑件残余应力的方法1.优化模具设计：合理设置模具冷却水道，确保冷却速度均匀；选择合适的模具材料，提高模具刚性；合理设置浇口位置，减小收缩变形。
2.控制注塑参数：合理选择注射速度、压力、时间和温度等注塑参数，降低残余应力的产生。
3.采用后处理技术：通过热处理、时效处理等方法，消除或减小残余应力，提高制品的稳定性和使用寿命。
综上所述，注塑件残余应力对制品的质量、使用寿命和性能具有重要影响。
要减少残余应力，需要从模具设计、注塑参数控制和后处理技术等方面进行优化。
残余应力的产生
残余应力的产生残余应力是指在没有对物体施加外力时，物体内部存在的保持自相平衡的应力系统。
它是固有应力或内应力的一种。
产生残余应力的机理：各种机械加工工艺如铸造、切削、焊接、热处理、装配等都会产生不同程度残余应力。
下面用力学模型分析残余应力产生的原因。
一、机械加工引起的残余应力这是金属构件在加工中最易产生的残余应力。
当施加外力时，物体的一部分出现塑性变形，卸载后，塑性变形部分，限制了与其相邻部分变形的恢复，因而出现了残余应力。
如图1.1a所示，当一均匀梁受纯弯曲且上下表面进入塑性时，沿横截面各层上的应变分布如aa`线所示。
其中mn部分产生了塑性变形，而no部分仍处于弹性状态。
当外力去除时梁的变形得到恢复，各点的应变也得到释放，但梁的上表面m点深至n点这一层内已产生塑性变形，设上表面m点的塑性应变为εt，则当截面mm`各点的应变恢复到折线bnon`b`时，整个截面内将不存在应力。
但实际上梁截面内应变分布是以中性层为坐标原点的线性分布，所以当上表面的应变值从εa降至εt时，截面内各点仍有不平衡的弹性应变如△bon所示。
因此梁的变形将继续恢复，并使表面往下某一深度内产生压缩应变如△bpc所示。
这时梁内出现了如图1.1b所示的应力分布。
直到所有的应力在梁轴向总和为零且对o点的力矩为0时，截面处于平衡状态而不再发生变形。
这时沿截面各点出现了正负相间的自相平衡的应力系统，这就是残余应力。
上述分析可见，构件在外力作用下出现局部的塑性变形，当外力去除时，这些局部的塑性变形限制了整个截面变形的恢复，因此产生了残余应力。
这种由局部塑性变形引起的残余应力，在很多加工工艺中均会出现，如锻压、切削、冷拔、冷弯等等。
这种残余应力往往是很大的。
二、温度不均匀引起的残余应力这种残余应力的产生主要有以下两种原因：第一是由于温度不均匀造成局部热塑性变形；第二是由于相变引起的体积膨胀不均匀造成局部塑性变形。
1、于热塑性变形不均而产生的残余应力；金属材料在高温下其性能将发生很大的变化，如屈服极限、弹性模量等都随温度的升高而下降。
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。
残余应力分析报告
残余应力分析报告1. 引言残余应力是指材料在外力作用后，去除外力后仍然存在的应力。
它是材料内部微观结构产生的结果，对材料的性能和稳定性具有重要影响。
残余应力分析是研究材料力学行为的重要手段，可以帮助我们了解材料的变形特点和失效机制。
本报告将介绍残余应力分析的基本原理和方法，并结合实际案例进行分析。
2. 残余应力的产生机制残余应力的产生可以归结为以下几个方面：2.1 热应力材料在冷却过程中由于温度梯度而产生的热应力是导致残余应力的主要原因之一。
当材料的不同部分受到不同的温度影响时，会出现不均匀的热膨胀，从而引起应力的产生。
2.2 加工应力加工过程中的机械变形也会导致残余应力的产生。
例如，材料的塑性变形、切削加工和焊接等过程中，由于材料受到外力作用而发生形变，一旦去除外力，材料便会维持一定的应力状态。
2.3 相变应力材料的相变过程也会引起残余应力的产生。
例如，金属在固相转变时，由于晶格结构的变化，会引起应力的产生。
3. 残余应力分析方法残余应力分析可以采用多种方法，常见的有以下几种：3.1 X射线衍射方法X射线衍射方法是一种常用的非破坏性测试方法，可以通过测量材料晶体的衍射图样来分析残余应力。
通过对衍射峰的位置和强度进行分析，可以确定残余应力的大小和分布情况。
3.2 高能同步辐射方法高能同步辐射方法是一种精密的残余应力分析方法，可以提供更高的分辨率和更精确的测量结果。
该方法利用高能同步辐射源产生的高强度辐射束，通过测量辐射束的散射特性来分析残余应力。
3.3 数值模拟方法数值模拟方法是一种基于数学建模和计算机仿真的分析方法，可以通过建立材料的力学模型和边界条件来计算残余应力。
该方法可以通过调整模型参数和边界条件来模拟不同情况下的残余应力分布。
4. 残余应力分析案例分析以某航空发动机叶片为例，进行残余应力分析。
通过X射线衍射方法对叶片进行测试，得到了残余应力的分布情况。
结果显示，叶片的根部和尖部存在较大的残余应力，而中部相对较小。
残余应力 消除机理
残余应力消除机理一、残余应力的定义和产生原因残余应力是指材料在加工或应力加载后，未能完全消除的应力。
其产生原因主要有热应力、冷却应力、机械应力等。
比如在金属加工过程中，由于塑性变形和相变引起的温度梯度，会导致残余应力的产生。
二、残余应力的危害和影响残余应力对材料性能和使用寿命的影响是不容忽视的。
首先，残余应力可能导致材料的变形、破裂和失效。
其次，残余应力会降低材料的强度和韧性，影响其力学性能。
此外，残余应力还会影响材料的耐蚀性、疲劳寿命和尺寸稳定性。
三、残余应力消除的方法和机理为了消除残余应力，可以采取以下几种方法：1. 热处理：通过加热和冷却的方式，利用材料的热塑性变形特性，使残余应力得到释放和消除。
2. 机械加工：通过切削、打磨等机械加工方法，改变材料的形状和尺寸，达到消除残余应力的目的。
3. 冷却处理：通过控制冷却速率，使材料均匀冷却，避免产生温度梯度，从而减少残余应力的产生。
残余应力的消除机理主要有以下几种：1. 塑性变形：材料在塑性变形过程中，原先存在的残余应力会得到部分或完全释放。
2. 相变：材料的相变过程中，晶体结构的变化会引起残余应力的消除。
3. 热稳定：在高温下，材料的晶体结构会重新排列，从而消除残余应力。
4. 弹性回复：材料在受到外力作用后，会发生弹性变形，在外力去除后，材料会部分或完全恢复原状，从而消除残余应力。
四、残余应力消除的应用领域和意义残余应力消除技术在工程领域有着广泛的应用。
比如在航空航天、汽车制造、电子设备等领域，对材料的残余应力进行有效的消除，可以提高产品的性能和可靠性，减少材料失效的风险。
此外，残余应力消除还可以提高材料的加工性能，减少加工工艺中的变形和破损情况。
总结起来，残余应力消除是一项重要的材料工程技术，对于提高材料的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的方法和机理，可以有效地消除残余应力，保证材料的稳定性和可靠性，提高产品的质量和寿命。
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。
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残余应力的概念与残余应力的产生目录弓I言 (1)1.应力•内应力•残余应力 (1)2.残余应力的产生 (2)2. 1.不均匀的机械变形引起的残余应力 (3)2. 2.不均匀的温度变化引起的残余应力 (4)2. 3.不均匀的相变引起的残余应力 (5)2. 4.实例分析1——焊接残余应力的产生 (6)2. 5.实例分析2一—磨削残余应力的产生 (8)引言在涉及金属材料的制造业，“残余应力”这个词的使用频率越来越高了。
我还听到许多齿轮、弹簧行业的朋友直接说“残余压应力”。
那么到底什么是残余应力，残余应力是怎样产生的，残余应力起什么作用呢?还有如何测试残余应力? 如何调整残余应力?笔者依据自己的积累，就残余应力问题作一个漫谈，希望不浪费大家的宝贝光阴。
1.应力•内应力•残余应力一个物体受到外力P的作用时，它内部任意截面单位面积的力就叫做应力。
（如图1所示）可以把它理解为对外力的回应，所以叫做应力。
有时候这个截面不一定垂直于外力P,如左图所示，所以截面上的应力会有垂直于这面的和平行于这个面的两种，前者叫正应力。
（这里正字不是分别表示拉应力和压应力的正负的正，而是正对着平面的正），后者叫剪切应力T。
如果去除外力P之后，这个截面仍然存在着应力，那就是内应力了。
不过，须注意这时的内应力不会和外力作用下的应力相同。
按照我国工程技术界普遍接受的德国学者马赫劳赫1973年的观点，内应力依据其作用范围的大小分为三类(如如图2所示)，其中第一类内应力在材料的较大区域(很多晶粒范围)几乎是均匀的，它在贯穿整个物体的各个截面上维持平衡。
这种第一类内应力在工程上就叫做残余应力。
给残余应力下个定义吧！欧盟的X射线残余应力测定方法标准(EN 15305: 2008)关于残余应力的表述是:存在于不受外力作用或约束的物体内部自身平衡的应力。
我国修订GB7704《X射线应力测定方法》时给出的定义:在没有外力或外力矩作用的条件下构件或材料内部存在并自身平衡的宏观应力。
与欧盟标准表述的区别实质上只有“宏观”二字，这里引进了马赫劳赫关于内应力分为三类的观念。
这样，宏观内应力的概念便与X射线应力测定原理的弹性力学模型相吻合了。
其实我倾向于这样表达:在外力已经去除、温度达到平衡、相变已经终止的的条件下材料中存在并自身保持平衡的宏观应力叫做残余应力。
时下大家都喜欢百度。
百度百科给出的残余应力是怎样的呢？“残留应力(Residual Stress)构件在制造过程中，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。
”这段文字的语法问题是显而易见的，但是我们暂且不去管它，关键是它造成了认识上的混乱，我们不得不与其商榷。
下一次谈及残余应力的产生的时候我们就知道这个定义的病症所在了。
2.残余应力的产生百度百科这段话是从残余应力的产生的角度去定义该名词本身的。
他说的各种工艺等因素的作用与影响，还算比较概括，那就是说，除了机械形变的作用，还有温度的影响和相变的影响等等。
但是“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”这句话容易给人造成误会。
因为他没有指明残留在构件内的那“部分作用与影响”并非原来施加的作用和影响的延续。
如果不明确这个概念就会得出这样的推论：假定在制造时给一个工件施加一定的压力，去除这个压力之后，构件内还会残留压应力。
这样的推论显然是错误的。
其实构件在制造时，假定对它只是在其弹性范围之内施加作用力，那么作用力去除之后不会有残余应力。
如果各种工艺的作用和影响在其上产生了不均匀的塑性变形，当外加作用和影响去除之后，这些不均匀的塑性变形会在材料内部残留下来，而且它会伴生不均匀的弹性变形，以使构件达到平衡状态；与这些弹性变形对应的就是内应力，宏观内应力在工程上被称为残余应力。
这样一来，可以说外加作用和影响造成的不均匀塑性变形才是残余应力的来源。
众所周知，铸造、焊接、各种机加工、热处理等等工艺都会给零件留下残余应力。
从本质上讲，残余应力来源于如下三大因素:不均匀的机械变形、不均匀的温度变化和不均匀的相变。
2.1.不均匀的机械变形引起的残余应力我们首先我们来看，如图3所示，一根钢丝冷卷成螺旋弹簧之后，弹簧螺旋管的外壁EX点和内壁IN点上分别是什么样的残余应力状态呢？对于这个问题，很多人的回答都是外壁存在拉应力，内壁存在压应力。
其实恰恰相反。
为什么呢?让我们从一个简支梁说起：图4a.对简支梁在其弹性范围内施加作用力图4b.简支梁截面的应力分布对一副简支梁进行施加适当载荷（如图4a）,在梁体的弹性范围以内，无疑梁体下面产生拉应力，而梁上面产生压应力（如图4b）。
这就相当于钢丝冷卷的初期的状况，外面受拉而里面受压。
在载荷增大使梁体上下表面的应力超出了材料的弹性极限便会产生不均匀的塑性变形（见图5a）,表层应力会因塑性变形而释放（见图5b）o一旦卸载，梁体因为上下表面发生了塑性变形，不能充分反弹（见图6a）。
内部的弹性变形部分依然存在，仍有反弹的趋势，致使上表面处于拉应力状态，而下表面处于压应力状态，与内部的弹性应力相平衡（见图6b）。
这就是说卸载之后不均匀的塑性变形拘束了弹性变形反过来弹性变形部分又对塑性变形部分释放其影响，因而造就了整个截面上的残余应力分布。
由此我们就明白了冷卷螺旋弹簧的外壁钢丝上会有残余压应力，而内壁钢丝上会有明显的残余拉应力。
这个残余拉应力对弹簧的疲劳寿命有致命的负面作用。
正因如此，凡是对疲劳寿命要求较高的弹簧，通常要做喷丸强化处理，目的就在于消除其内壁表面的残余拉应力，而且附加上足够大的、从表面往材料内部沿层深有一定分布的残余压应力。
在机械加工中，各种各样的冷弯、冷卷、冷拔、冷校直工艺，产生残余应力的情形都和上面的例子类似。
各种切削加工，都会在表层留下不同深度的塑性变形层，而且变形量沿层深变化梯度明显，所以都会产生残余应力。
喷丸强化工艺更是因不均匀塑性变形产生残余应力的典型实例。
2.2.不均匀的温度变化引起的残余应力人们很早以前就开始使用“应力框”（如图7所示）来判定铸造残余应力大小, 以便从材料和铸造工艺的角度降低应力水平，防止铸件出现变形和开裂。
分析应力框的冷却过程中应力状态的变化便可以知道不均匀的温度变化是如何引起残余应力的。
应力框型体包含中杆、两个边杆和敦厚的上下梁。
其边杆截面积较小，铸造时它靠近砂箱边沿，散热比较快，故而它先结晶，先冷却；而其中杆截面积较大，处于砂箱中心部位，散热条件差，自然是后结晶，后冷却。
在高温状态，中杆温度较高，有膨胀趋势，而边杆温度较低，所以边杆承受拉应力而中杆承受压应力。
因为材料在高温状态屈服强度较低，这样的热应力足以引起塑性变形。
接下来在冷却过程中，边杆已经冷却收缩定型之后，中杆随后也会经历同样的过程，但是它的收缩会受到已经定型的边杆的支撑作用而不能充分收缩，所以会有残留拉应力；与此相平衡，边杆则残留压应力。
为了检验铸造应力大小，在中杆上事先做好标距，即按照规定的距离标记两个点，然后在中间施锯；在拉应力比较大的情况下，未待锯口贯穿整个截面，中杆会崂然自行断开；此时再来测量两个标记点之间的距离，可以发现它比原来增长了。
这就是存在残余应力的鲜明例证。
因加热或冷却过程中温度分布不均匀而产生的残余应力又常称为热影响残余应力。
它在本质上也是由于材料相邻区域塑性变形的差异造成的。
这种塑性变形是冷却（或加热）时心表温差引起的热应力作用的结果。
前人做过这方面的系统研先图8为冷却过程中圆柱形钢制试样无相变发生时所产生的残余应力的示意图。
图（a）为试样心部和表层温度随时间变化的曲线，心表温差在A时刻达到极大值。
图(b)是冷却时对应的心部和表层的瞬时热应力的变化曲线。
在冷却的初期由于表层冷得快，其收缩较大且受心部区域的阻碍，故表层为拉应力，心部为压应力，并在A时刻达到极大值。
假若心表均处于完全弹性状态，则表层的拉应力如图(b)中的曲线RI变化。
但是实际上材料的高温屈服强度低，心部和表层在热应力的作用下极易发生塑性变形，使应力松弛。
曲线RH和KII分别是表层和心部实际的热应力变化曲线。
继续冷却时，表层的冷却速度减小，心表温差也逐渐减小，心表的热应力同时下降。
到冷却后期，心部区域开始比较强烈地收缩，受到已冷却的表层的阻碍，所以心表热应力在B时刻开始反向，即心部受拉、表层受压直至心表均达到室温冷却结束。
图(c)为截面上最终的残余应力分布情况冷却后，最终工件表层为残余压应力，心部为残余拉应力。
从上面的分析可以看出，心表温度差和高温屈服强度是控制热影响残余应力大小的决定性因素。
2.3.不均匀的相变引起的残余应力什么是相变?什么叫做相?我们用最浅显的例子来说明:由冰化为水是相变，冰水混合物算作两相。
那么金属也有相变吗？回答是肯定的。
熔融的液态金属凝固结晶是相变结晶之后在冷却过程中还可能发生晶体类型的转变这也是相变。
什么是晶体类型的转变呢？这里要先说同素异晶体这个名词。
众所周知，石墨和金刚石都是碳元素的单质，可是二者的物理性质和价值却有天壤之别，这因为二者的碳原子排列方式不同，也就是晶体结构不同，这就是典型的同素异晶体(如图9和图10所示)。
宇宙中的固体物质分为晶体和非晶体两大类。
原子或分子、离子按一定的规则排列组成的物质就是晶体，例如冰、水晶、食盐等等，金属也是晶体；原子或分子、离子完全杂乱无章地结合在一起组成的物质叫做非晶体，例如橡胶、玻璃等等。
晶体的原子(或分子、离子)既然是按规则排列的，人们就有可能把它的排列规律找出来，抽象为点阵，不同的排列花样对应不同的点阵。
能够代表点阵排列花样的最小单元叫做晶胞，整个点阵都是由晶胞在三维空间周期性排列而成的。
晶体类型非常复杂，所幸我们关注的金属材料的晶体类型却不算多，最常见的就是体心立方、面心立方和密排六方(分别见图11a、图11b和图11c)。
以我们最常用的铁为例，它在一定的高温区间属面心立方晶体，碳原子间隙式地溶解在晶格里，或许还有银、铭等合金元素的原子置换式地（置换铁原子的位置）溶解在晶格里，这样形成的固溶体叫做就奥氏体，记住它的晶体结构是面心立方的。
冷却到一定的温度，按照热力学的规律它会转变成体心立方，这种固溶体就是铁素体，这个转变这就是相变。
体心立方的铁素体和面心立方的奥氏体就是铁的同素异晶体。
由于碳原子在铁素体当中的溶解度很低，所以在这个转变过程中多余的碳原子与铁原子生成化合物一一碳化三铁，请注意这就多出来一相, 叫做渗碳体。
以上描述的是平衡转变。
如果对高温奥氏体进行淬火激冷，在某个温度（马氏体点）会发生瞬间突变，由面心立方转变为体心立方，于是产生了马氏体。