表面残余应力分析
压痕法残余应力测试
压痕法残余应力测试压痕法残余应力测试是一种常用的测试方法，用于评估材料表面的残余应力。
在材料制备或使用过程中，由于各种因素的影响，材料内部会形成一定的应力场。
这些残余应力可能会影响材料的性能和寿命，因此了解和控制残余应力对于材料工程来说非常重要。
在进行压痕法残余应力测试时，首先需要在待测试材料的表面施加一个样品尺寸相对较小的压痕。
这个压痕通常采用金刚石压头或硬质球体进行，因为金刚石具有较高的硬度和刚性，能够施加较大的压力而不易变形。
通过压痕产生的弹性变形和塑性变形，可以间接地测量出残余应力的大小和分布情况。
压痕法残余应力测试的原理是基于弹性力学和塑性力学的基本理论。
在施加压痕之前，材料表面是没有残余应力的。
但是，由于压痕会引起材料的局部弹性变形和塑性变形，会在其周围产生一定的应力场。
这些残余应力是由变形过程中的弹性回复和塑性留下的位错等缺陷引起的。
通过测量压痕的大小和形状以及周围材料的变形情况，可以计算出残余应力的大小和分布情况。
通常，在进行压痕法残余应力测试时，会使用光学显微镜或扫描电子显微镜等设备对压痕进行观测和测量。
通过分析压痕的几何形状参数，结合合适的数学模型和理论，可以得到残余应力的精确值。
压痕法残余应力测试在材料科学和工程的许多领域中得到了广泛的应用。
它可以用于评估不同材料的制备工艺对残余应力的影响，以及不同材料在使用过程中的变化情况。
压痕法残余应力测试还可以用于研究材料的应力分布和应力引起的变形行为，进一步理解材料的力学性能和行为规律。
总结回顾起来，压痕法残余应力测试是一种基于压痕的方法，用于评估材料表面的残余应力。
通过测量压痕的大小和形状，以及分析周围材料的变形情况，可以计算出残余应力的大小和分布情况。
这项测试在材料科学和工程领域具有广泛的应用，对于了解和控制材料的残余应力非常重要。
在本次的文章中，我们介绍了压痕法残余应力测试的基本原理和测试方法。
通过这项测试，可以评估材料表面的残余应力，进一步了解材料的性能和寿命。
硬态切削表面残余应力分析研究
硬态切削表面残余应力分析研究李万钟;屈健康;李娜娜;徐颖强;郭彩虹【摘要】以轴承钢GCr15为研究对象，根据热-弹塑性有限元理论，建立了热力耦合的二维正交硬态切削模型。
根据硬态切削的特点，在硬态切削有限元模型中设置了未预先设置分离线的点面接触并选择了Johnson-Cook材料本构模型，通过有限元分析计算，得到了不同切削参数和刀具几何参数条件下已加工表面残余应力的模拟结果。
对结果进行比较分析得出，最大压残余应力出现在工件表面，沿着深度的增加工件内部的残余应力由残余压应力转化为残余拉应力，并逐渐趋向于零。
这对于控制和提高硬态切削工件表面质量具有重要的理论指导意义。
%Taking bearing steel GCr15 as the object, the thermal-mechanical 2D orthogonal hard cut-ting simulation model is established based on the thermal elastic-plastic mechanics. The finite element model of hard cutting is established with the point-surface contact of fail-ing to set separation line and the Johnson-Cook material constitutive model according to the characteristics of the hard cutting. The effects of the cutting parameters and cut-ting tool’s geometric on the residual stress of the machined surface are obtained by the ABAQUS software. The results indicate that maximum compressive residual stress exists in surface, the compressive residual stress translates into tensile residual stress along the increasing of depth inside the workpiece, and gradually tends to zero. It has impor-tant theoretical guiding significance for controlling and improving the workpiece surface of hard cutting.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P64-68)【关键词】硬态切削;热力耦合;温度场;残余应力;有限元【作者】李万钟;屈健康;李娜娜;徐颖强;郭彩虹【作者单位】西北工业大学机电学院;西北工业大学机电学院;西北工业大学机电学院;西北工业大学机电学院;中航光电科技股份有限公司【正文语种】中文随着切削技术的发展，尤其是超硬刀具材料陶瓷、聚晶立方氮化硼（PCBN）的出现，使得精密切削加工淬硬钢成为可能，产生了“以车带磨”的硬态切削加工技术。
x射线衍射测定表面残余应力的基本原理
x射线衍射测定表面残余应力的基本原理
X射线衍射是一种常用的非破坏性分析方法，可用于测定材料内部的残余应力。
其基本原理是利用X射线在晶体中发生衍射现象来获取有关晶体结构的信息。
当入射X射线照射到晶体表面时，其中的晶粒会发生散射。
这个散射过程中，
X射线会与晶体中的原子相互作用，导致X射线改变方向。
这种改变方向的现象
称为衍射，衍射的角度和晶体的结构以及晶格参数密切相关。
X射线衍射测定表面残余应力的原理是利用晶体中晶面的平面间距与入射X射线的衍射角度之间的关系。
当晶体受到残余应力的影响时，晶面的平面间距会发生改变。
这种改变会导致入射X射线的衍射角度产生相应的偏移。
通过测量衍射角
度的改变，可以反推出材料中的残余应力大小和分布情况。
为了获得准确的残余应力测量结果，需要选择合适的晶体材料和衍射仪器。
常
用的晶体材料包括钼、铜和钨等。
衍射仪器通常采用X射线源、衍射仪器和探测
器组成，可以实现对入射X射线的发射和检测。
测量过程中，需要准确控制入射
角度和衍射角度，并进行有效的数据分析和处理。
X射线衍射测定表面残余应力的基本原理可应用于材料工程、金属加工、航空
航天等领域，有助于了解材料的力学性能和结构变化。
通过这种非破坏性的分析方法，可以提高材料的质量控制和设计优化，从而提升产品的可靠性和性能。
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
02
03
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。
硬质合金表面加工 残余应力
硬质合金表面加工残余应力硬质合金是一种具有优异性能的材料，广泛应用于机械加工、矿山开采等领域。
然而，在硬质合金的加工过程中，由于加工力的作用和加工温度的变化，会导致硬质合金表面产生残余应力。
这些残余应力对硬质合金的性能和使用寿命产生重要影响。
因此，研究和控制硬质合金表面的残余应力具有重要意义。
残余应力的形成机制是硬质合金表面加工过程中的重要问题。
在硬质合金的加工过程中，由于切削力的作用，材料发生塑性变形，导致表面出现残余应力。
此外，加工过程中产生的高温也会引起材料的热膨胀和收缩，导致残余应力的产生。
这些残余应力会导致硬质合金表面的变形和裂纹的形成，进而影响材料的性能和使用寿命。
残余应力的影响及其对硬质合金性能的影响是研究的重点。
残余应力会导致硬质合金表面的变形和裂纹的形成，降低材料的强度和韧性。
此外，残余应力还会影响硬质合金的耐磨性和切削性能，进一步影响其使用寿命。
因此，研究和控制硬质合金表面的残余应力对于提高硬质合金的性能和使用寿命具有重要意义。
然后，控制硬质合金表面残余应力的方法是解决这一问题的关键。
通过合理设计加工工艺参数，可以减小残余应力的产生。
例如，控制切削速度和切削深度，避免过大的切削力，减小残余应力的产生。
此外，合理的冷却剂选择和冷却方式也可以有效减小残余应力的产生。
通过对加工工艺参数的优化和改进，可以降低硬质合金表面的残余应力，提高材料的性能和使用寿命。
研究硬质合金表面残余应力的发展趋势是未来研究的方向。
随着科学技术的不断进步，研究硬质合金表面残余应力的技术也在不断发展。
例如，利用数值模拟方法可以模拟硬质合金表面加工过程中的残余应力分布和变化规律，为优化加工工艺提供理论依据。
此外，利用先进的材料表征技术可以实时监测和评估硬质合金表面的残余应力，为加工工艺的控制和改进提供指导。
硬质合金表面加工残余应力是一个重要的研究课题。
研究和控制硬质合金表面的残余应力对于提高材料的性能和使用寿命具有重要意义。
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。
材料表面残余应力
材料表面残余应力
材料表面残余应力是指材料表面的应力状态，它不仅受到外界作用力的影响，还受到材料内部变形和温度变化等因素的影响。
通常情况下，材料的表面会存在着残余应力。
这种残余应力在材料使用过程中，可能会对材料的性能和寿命产生影响。
表面残余应力的产生原因比较多，主要包括材料的制备、加工、焊接等过程中受到的变形、温度变化等因素。
一般来说，材料经过加工或焊接等工艺过程中，会产生一定的塑性变形，从而导致表面残余应力的产生。
此外，材料在高温环境下的热膨胀也会导致表面残余应力的产生。
表面残余应力对材料的影响主要表现在以下几个方面。
首先，它可能会导致材料的疲劳寿命缩短，从而影响材料的使用寿命。
其次，它还可能会导致材料的强度和韧性降低，从而影响材料的性能。
此外，表面残余应力还可能会导致材料产生形变和裂纹等缺陷，从而影响材料的质量。
为了减小材料表面残余应力的影响，可以采取一些措施。
例如，在材料制备、加工和焊接等过程中，可以采用适当的工艺措施，减小塑性变形的程度，从而减小表面残余应力的产生。
此外，还可以采用热处理等方法，对材料进行退火或正火处理，从而消除表面残余应力。
- 1 -。
车铣加工表面层残余应力的研究
金属切 削加工是 一个伴 随着高温 、 高压 、 高 应变率的塑性大变形过程 ，在已加工表面 上往 往存在着较大的残余应力 ，已加 工表面层残余 应力对零件的使用性能有着重要的影响 。残余 拉应力会降低￣ ￣ Ｔ 的疲劳强度 ， 时甚 至在切 － － ４ 有 削加工后 ， 会使零件表 面产生微裂纹 ： 面残余压 应力却能提高零件的疲劳强度。当各部 分的残 余应力 山于分布小均 匀， 还会发生 ］件 变形 ， 二 影 响工件 的形状精度 和尺寸精度。因此 ， 究加工 研 表面层残余应力 ，对保证零件表面质量有重要 意义 。
作用去 除后 ，整个物体山于 内部残余应力 的作
用将发生形变。
１ ． ２残余应力的分类 第一类残余应力 ， 标记 为 。它在材料较 的热弹塑性 问题 。 棚 图所示１ 。 大范 围内或许多 品粒 范围 内存在 并保持 平衡 ， ２单 因素实验方案 ３试验分析结论 在多个连续品体范围内保持常数 ， 它的大小 、 方 ２１实验 目的 ． 为 了深人研究铣 刀转速 和刀具轴 向进 ￣ｔ ＡＪ ｔ 向和性 质可 用通 常 的物 理或 机 械方法 进行 测 通常 山于切削加工产生的残余应 力是指宏 对表 面层残余 应力 的影响规律 ，我们设计 了单 量。如果 第—类残余应力所 产生 的力 或力矩 的 观残余应力 ， 即第一类残余应力。 也 本文从影 响 因素试验方案 ， 运用金属切削原理的知识 ， 详细 平衡状 态遭 到破坏 ， 将导致构件宏观 尺寸的变 车铣加工工件表 面残余应力 的两个主要因素（ 铣 地分析 了试验结果 ， 中得出以下结论 ： 从 化。通常 山于切 削加工产生 的残余应 力足指 宏 刀转速 ｎ和轴 向进给量 Ｄ出发 ， 单 因素 实 采用 １ ） 金属的热塑性变形作用对 车铣加工工件 观残余应力 。 根据加工残余应力 的性质小同 ， 可 验方法 ， 分别改变铣刀 转速 ｎ和轴向进给量 ￡ 表面残余应力 的产生和变化大小 的影响起主导 ， 分 为残余拉应力和残余压应力 ，应 力的大小 随 进行单因素正交车铣 ６ ＃ ５ 钢实验 ，研究车铣加 作用 ，里层 金属的弹性恢 复和表层 金属 在切削 表层的深度面变化 。 工的切削用量 与工件表面残余应力的关 系。 热作用下发生 的相变是次要作用。 第二类残余应力称 为微 观结构应力 （，０ ｓ－ 一 ｔ ． ２ ． 验 条 件 ２实 ２ 削速 度从 １５ ｍｒ ｎ增 大 到 １７ ， １切 ２． ／ｉ ６ ａ ５ｒ ｎ ｔｒ ｒ ｓ标 记为 Ｉｌ它存在于品粒 尺度 内且 ｕ ｓｅ） ｌ ａ ｔｓ， ￣Ｉ Ｆｏ ｒ 文验机 床 ： 数控车铣加 Ｔ中心 Ｍ Ｚ Ｋ Ｉ — ｒｎ工件表 面残余应力 为拉应力但增大趋 势小 Ａ Ａ Ｎ ａ ， ｉ ０ 保持平衡 ， 在一个或几个 品粒 的部分 范围内保 ＴＥＧＥＸ２ ０Ｙ。 明显 ， １ ７ ／ ｉ 从 ５ ｍｍ ｎ增大 到 １ ８ ｍｍ ｎ 表 面残 ８Ａ ／ ｉ， 持均匀。如果第 二类残余应力平衡状 态得 到改 工 件 材料 ： ，铁 素 体 ，其 硬 度 为 余 拉 应力 急剧增 大 ，但从 １８ ｍｍｎ 大到 ６ 钢 ５ ８． ／ｉ增 ４ 变 ， 会造成宏观尺寸的变化 。 也 Ｈ Ｃｌ Ｒ ２ ，屈服强度 ｏ＝ ８ Ｍ ａ Ｌ７ ４ Ｐ ，抗拉强 度 盯】 ２９ ｍｒｎ ， Ｉ １． ／ｉ时 表面残余拉应力急剧下降。 ＝ ８ ｎ 增大 第 三类残 余应力 称品 内亚 结构 应力（ｕ— ９ ０ ａ Ｓ ｂ ８ ＭＰ ，延 伸率 ６ ９ ＝ ％，断 面收缩 率 ＿ ５ 轴 向进给量 ｆ， ３％ ａ 对车铣 加工工 件的表面残余应 ｓｕｔｒ ｔ ｓ， ｔ ｃ ａ ｓｅｓ标记为 “ ｒ ｕｌ ｒ ） 。它是在 品粒若 干 ３ ％， ５ 化学成分见表 １ 。 力影响显著。 随着轴向进给量无的增大 ， 表面残 个原子范 围内存在并在 品粒 的小部分 内保持平 表 １ 试验铜 的化 学成分噘 量分数） 余应力逐渐减 小。 衡， 在品体亚结构范 围内大小小均匀。 第 类残 ３ 刀转 速 ｎ 为 ３ ０ ｒ ｉ ￣ １ ８ ｍｍ ｎ ） 铣 ｃ ０ ０／ ｎ ｍ （ ８． ／ｉ ４ ） 附一近是切削振动的固有一频率 ，为了工 件得 余应力平衡状态的破坏 ，小会引起宏观尺寸 的 变化。 到较好的残余应力状态 ，车铣 切削用 量应 避开 在大多数情况下 ，宏观残余应力与微观残 刀具 ： 可转位立铣刀 ， 直径 ２ ｍ 齿数 ０ ｍ， Ｂ 为 ３ ０ ｒ ｎ ａ ０ ｍｍ／的组合 。 ｅ ０ ０／ ，ｆ 为 ． ｒ ｍｉ ８ 余应力总是同时存在的 ，产生 第一类 残余应力 Ｚ ２刀片为 Ｗｉｉ 公 司的 ＸＤ ０ ０ ０ ＝， ｄａ ＨＴ ９ ３ ８ ４ 比车削加 工 ， 铣加工 能够 在更高 的 １ 对 车 的加工过程 必须伴 随第 二 、 三类残余 应力的 第 Ｔ ５ ５型 ＭＴ Ｃ Ｎ ５ｌ — ＶＤ－ ｉ — ２ Ｔ Ｎ ＡＩ０３涂 层 刀 铣 刀转速 ｎ 和更大的轴 向进 给量 ｆ的切削条 ｃ ａ 产生。 片。 件下， 使工件得 到表 面残余压应力 以提高工件 １ － ３残余应力 的产生机理 切削条件 ： 正交顺铣 ， 乳化液冷却 的表面质量 。 目前 ， 于残余应力 的产 生机 理 ， 关 从理论 Ｉ ｝ ＝ 实验测量仪器 ： 兰 Ｐｎ ｙｅ 公 司 ， 荷 ａａ ｔａ ｌ ｉ ｌ 多晶 参 考 文献 定量分析还存在 困难 。下面仅从 已加工表面彤 Ｘ射线衍射仪 Ｐ ００ Ｘ射线 Ｃ Ｋ Ｗ３４ ， ｕａ 【 晋烧 ， ｌ 】 诩舟． 车铣复合 开创未 来一本 刊主编刘 成过程的角度分析残余应力的产生机理。 照射 ， 衍射品面（１） 于 ０ ５ ｎ 衍射角 柱 与奥地利 ＷＦ ２ ， １等 ． ４ ｍ， １ Ｌ车铣 技术公 司首席代表 李锋 １． ．１机械应力引起的残余 应力 ３ 为 ２ ＝ ５ ＿ ，残余应 力的测试采用 ０ －５法测 博士对话航 空制造技术． ０ ．４ ４ — ４ ０ １６ 。 ４ ￣ ｏ － ４ ２ ７ （ ２ ３ ０ １ 工件装夹时 ， 如果夹紧力过大 ， 将会使 件 量 。 贾春德 ， 姜增辉． 车铣原 理． 北京： 国防土业 出版 ２ ０３５ ６ 发生塑性变形 ， 从面使工件产生残余应力。 切削 金相显微 镜 ： Ｌ ＭＰ Ｓ Ｏ Ｙ Ｕ 公司 ， 倒置 型金相 社 ．０ ．－ 过程 中，刀刃前方 的工件材料受 到前 刀面的挤 显微镜 ＧＸ ７ 。 一 １ 【ｚ素 玉扁 速铣 削加 土表 而质量的研 究． 东 ３ １ 【 山 压 ， 面使将成 为已加工表 面层 的金属 ， 削 从 在切 ２３实验方 案 － 大学： 博士学位论文１ ０ ６ ５６ ， ０ ． － ２
铣削表面残余应力产生及分析
第57卷 第11期Vol. 57 No. 112019年11月November 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.11.007铣削表面残余应力产生及分析王琰，胡天宇，赵中华（201620 上海市 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院）[摘要]为了减少残余应力对铣削加工零件质量的影响，避免因零件失效导致农业机械或大型器械故障，对退火H13热作模具钢做铣削后，利用盲孔法对已加工表面进行残余应力测量，对测量结果采用田口法进行优化，最终得到最优铣削加工参数，减小切削加工产生的表面残余应力，提高加工零件表面质量。
[关键词] 铣削；残余应力；盲孔法；信噪比[中图分类号] TG50 [文献标识码] B [文章编号] 1673-3142(2019)11-0028-05Generation and Analysis of Residual Stress on Milling SurfaceWang Yan, Hu Tianyu, Zhao Zhonghua(Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China)[Abstract] In order to reduce the influence of residual stress on the quality of milling machining parts and avoid the failure of agricultural machinery or large equipment caused by the failure of parts, the residual stress of the machined surface was measured by blind hole method after milling of annealed H13 hot work die steel. The measurement results were optimized by the Taguchi method, and the optimal milling parameters were obtained, which reduced the surface residual stress produced by cutting and improved the surface quality of the machined parts. [Key words] milling; residual stress; blind hole method; signal-to-noise ratio0 引言残余应力是指外部载荷去除后，一种以平衡状态残存在于物体内部的、固有应力域中的局部内应力[1-3]。
表面残余应力产生的主要原因
表面残余应力产生的主要原因表面残余应力是指物体表面上存在的一种内应力状态，这种应力是由于物体在制造或加工过程中受到了外力的作用而产生的。
表面残余应力的产生主要有以下几个原因。
温度梯度是导致表面残余应力产生的重要原因之一。
当物体在制造或加工过程中，不同部位的温度存在差异，导致物体表面的温度与内部的温度不一致。
由于物体的热膨胀系数不同，表面和内部产生了不同的变形，从而引起了表面残余应力的产生。
机械变形也是引起表面残余应力的重要因素。
在物体的制造或加工过程中，常常需要对物体进行弯曲、拉伸、压缩等机械变形操作。
这些变形会使物体的内部产生应力，由于物体的形状复杂或变形过程中受到限制，导致应力无法完全消除，从而在表面产生了残余应力。
材料的相变也会引起表面残余应力的产生。
在材料的制造或加工过程中，常常会发生相变现象，例如固态相变、液态相变等。
这些相变过程伴随着物体内部结构的变化，使得表面和内部的应力分布不一致，从而产生了表面残余应力。
再者，物体的形状设计和工艺参数选择也会对表面残余应力产生影响。
在物体的制造或加工过程中，设计和选择合适的形状和工艺参数可以减小表面残余应力的产生。
例如，在焊接过程中，选择合适的焊接接头形状和焊接参数，可以减小残余应力的产生。
材料的性质和组织结构也会对表面残余应力产生影响。
不同材料具有不同的力学性能和内部结构，这些因素会导致材料在制造或加工过程中产生不同的应力分布。
例如，金属材料具有较好的可塑性，可以通过塑性变形消除应力，而陶瓷材料则具有较差的可塑性，容易产生残余应力。
表面残余应力的产生主要是由于物体在制造或加工过程中受到了温度梯度、机械变形、材料相变、形状设计和工艺参数选择以及材料性质和组织结构等因素的影响。
了解和控制这些影响因素，可以有效减小表面残余应力的产生，提高物体的性能和可靠性。
无损检测技术中的残余应力测量与分析方法剖析
无损检测技术中的残余应力测量与分析方法剖析残余应力是指在物体内部存在的，由于外部加载和热应变引起的应力状态。
残余应力的存在对材料的性能和稳定性有着重要影响，因此在工程领域中需要对其进行准确测量和分析。
无损检测技术在残余应力测量与分析中起到了重要的作用，本文将对无损检测技术中的残余应力测量与分析方法进行剖析。
一、X射线衍射法X射线衍射（XRD）技术是一种常用的测量材料残余应力的方法。
该方法通过分析材料中晶体的衍射图谱来确定其残余应力。
当材料发生应力时，晶格的排列会发生变化，从而引起X射线的衍射角度的变化。
通过测量和分析这种变化，可以得到材料的残余应力信息。
XRD技术具有测量范围广、准确性高、可重复性好等优点。
对于单晶材料，XRD技术能够直接测量晶体中的残余应力，精度较高。
而对于多晶材料，则需要通过倾角扫描或者称为θ-2θ扫描，来获得材料中的残余应力信息。
不过，XRD技术对于非晶态材料的测量精度较低。
二、中子衍射法中子衍射（ND）技术是一种利用中子进行测量的方法，可用于测量材料的残余应力。
中子的波长大约为0.1-1.0纳米，相较于X射线而言，中子的波长更适合用于测量晶体结构。
中子与材料作用时，受到材料中的晶格排列和残余应力的影响，从而产生衍射。
中子衍射技术具有穿透性强、对非晶态材料测量精度高等优点。
相较于XRD技术，中子衍射技术在测量多晶材料的残余应力时精度更高，适用范围更广。
不过，中子衍射技术的设备成本较高，且实验条件要求较为苛刻。
三、位错法位错法是一种基于物理模型的测量残余应力的方法。
位错是材料晶体结构中的缺陷，它们是材料中形成应力的主要机制之一。
位错法通过测量材料中位错的密度和分布来推导残余应力。
位错法具有非常高的空间分辨率和准确性，适用于各种材料的残余应力测量。
位错法可以通过电子显微镜和X射线繁切分析仪等设备进行实施。
但是，位错法需要对材料进行特殊制备和取样，且实验条件更为复杂。
四、光弹法光弹法是一种基于光学和力学原理的测量方法，通过测量光线透过或反射于材料表面时产生的应力光学效应来推断残余应力。
表面残余应力测试方法
表面残余应力测试方法嘿，咱今儿就来聊聊这表面残余应力测试方法！你说这表面残余应力就像是个藏在材料里的小秘密，咱得想办法把它给揪出来。
那咋揪呢？常见的方法就有好几种呢！比如说这X 射线衍射法，就好像是个超级侦探，能精准地探测到应力的存在和大小。
它通过 X 射线照射材料，然后根据衍射图谱来分析应力情况。
你想想，这是不是挺神奇的？还有钻孔法，这就好比是在材料上挖个小坑，然后看看它周围的反应，从而推断出残余应力。
就像你在沙堆上挖个洞，周围的沙子会有不一样的变化一样。
说到这里，我想起之前有个朋友问我：“这测试残余应力有啥用啊？”嘿，用处可大了去了！你想想，如果不了解材料的残余应力，就像闭着眼睛走路一样，说不定啥时候就摔跟头了！它能影响材料的性能、寿命，甚至在一些关键场合，可能会引发大问题呢！就拿金属制品来说吧，要是残余应力没搞清楚，用着用着突然变形了或者裂了，那多吓人啊！所以说啊，这表面残余应力测试可不能马虎。
另外，还有一种叫盲孔法的，这名字是不是挺有意思？它就像是给材料做个小手术，通过在上面钻个小孔，然后测量小孔周围的应变来计算残余应力。
那在实际操作中，可得注意很多细节呢！比如说测试环境得稳定吧，不能一会儿热一会儿冷的，那不是把结果都给搞乱了嘛！而且操作人员也得细心、专业，不然一个不小心弄错了数据，那可就麻烦了。
你说这表面残余应力是不是很神秘又很重要啊？咱得像对待宝贝一样认真对待它的测试。
每种测试方法都有它的特点和适用范围，咱得根据具体情况来选择合适的。
就好像你去买衣服，得挑适合自己身材和风格的呀！总之呢，这表面残余应力测试方法可真是个大学问，咱们得好好研究研究，把这个小秘密给摸透了，才能让材料更好地为我们服务呀！这可不是开玩笑的，要是不重视，说不定啥时候就会让你吃大亏呢！所以，可别小瞧了它哟！。
残余应力及检测方法
残余应力及检测方法一、残余应力简介及检测方法对比众所周知，工件在制造过程中，会受到各种因素的作用与影响。
当这些因素消失之后，若构件所受到的作用与影响不能完全消失，则会有部分作用与影响残留在构件内，这种残留的作用与影响，称作残余应力。
残余应力对工件有着很大的伤害，会使工件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。
针对这一问题，在现在的科技环境下，产生了几种检测应力的方法，这几种方法都存在各自的优缺点，对比图如下：现阶段行业内主要使用以下几种方法检测残余应力：（1）盲孔法盲孔法的优点在于有较好精度，而缺点也比较明显，即检测过程中需要损坏材料的结构。
（2）X射线衍射法X射线衍射法经过了市场的检验，优点是技术较为成熟且稳定，缺点是检测仪器比较笨重，操作耗时且伴随着辐射。
（3）超声波应力检测法超声波应力检测法的优点在于操作简便、快速、不损伤材料，也不会对检测人员造成伤害。
而它的缺点就在于这是一项新的技术，虽然经过多家大型实验室的测验，但是市场检验度还不够高。
综合来看，超声波应力检测技术具有很大的现场适用性，下文对该技术进行详细介绍。
二、超声波应力检测技术1、超声波应力测试仪近些年国内超声波应力检测技术的研究进展较快，下图展示为我公司自主研发的一台超声波应力测试设备及配套软件，它是一款工业级高精度超声波应力测量设备，通过软件实现信号的激发和采集，根据声弹性理论进行残余应力的计算，可无损测定被测对象积聚的应力。
超声波应力测试设备（采集模块）超声波应力测试信号处理系统（显示操作模块）该设备符合国标GB/T 32073-2015《无损检测残余应力超声临界折射纵波检测方法》的要求，具备频率设置、滤波、超声激励、残余应力值计算等基本功能。
以下为该设备具有的优势和特点：•可同时测量应力、声时、壁厚、声速，实时显示超声波形，具有一定探伤功能；•配备高频数据采集卡，对上万次测量结果进行算法优化，测量结果更准确；•集成了温度传感器，通过温度补偿消除温度对检测结果的影响；•采集模块分体式设计，易于拆装，可无线连接显示操作模块，移动性强，易于现场使用；•设备可搭载锂电池独立供电，有效地解决了野外现场供电难的问题；•优良的抗干扰能力和可靠性，拥有出色的信噪比。
表面残余应力测试方法
表面残余应力测试方法由于X射线的穿透深度极浅，对于钛合金仅为5μm，所以X射线法是一种二维平面残余应力测试方法。
现在暂定选择钛靶，它与钛合金的晶面匹配较好。
（110）晶面一、试样的表面处理X射线法测定的是试件的表面应力，所以试件的表面状况对测量结果也有很大的影响。
试件表面不应有油污、氧化皮或锈蚀等；测试点附近不应被碰、擦、刮伤等。
（1）一般可以使用有机溶剂（汽油）洗去表面的油泥和脏污。
（2）去除氧化皮可以使用稀盐酸等化学试剂（根据试样选择合适浓度，如Q235钢用10％的硝酸酒精溶液浸蚀5min）。
（3）然后依据测试目的和测试点表面实际情况，正确进行下一步的表面处理。
如果测量的是切削、磨削、喷丸、光整、化铣、激光冲击等工艺之后的表面应力，以及其它表面处理后引起的表面残余应力，则绝不应破坏原有表面不能进行任何处理，因上述处理会引起应力分布的变化，达不到测量的目的。
必须小心保护待测试样的原始表面，也不能进行任何磕碰、加工、电化学或化学腐蚀等影响表面应力的操作。
对于粗糙的表面层，因凸出部分释放应力，影响应力的准确测量，故对表面粗糙的试样，应用砂纸磨平，再用电解抛光去除加工层，然后才能测定。
（5）若被测件的表面过于粗糙，将使测得的应力值偏低。
为了提高试件的表面光洁度，又不产生附加产力，比较好的办法是电解抛光法。
该法还可用于去除表面加工层或进行试件表层剥除。
（6）若单纯为了进行表层剥除，亦可以用更为简单的化学腐蚀法，较好的腐蚀剂是浓度为40％的(90％H202+10％HF)的水溶液。
但化学腐蚀后的表面光洁度不如电解抛光。
为此可在每次腐蚀前用金相砂纸打磨试件表面，但必须注意打磨的影响层在以后的腐蚀过程中应全部除去。
二、确定测量材料的物相，选定衍射晶面。
被测量的衍射线的选择从所研究的材料的衍射线谱中选择哪一条(hkl)面干涉线以及相应地使用什么波长的X射线是应力测定时首先要决定的。
当然事先要知道现有仪器提供的前提条件：一是仪器配置了哪几种靶材的x射线管，它决定了有哪几个波长的辐射可以选用；二是测角仪的2θ范围。
残余应力的相关检验
残余应力测试经验
1被测位置打磨不平整，产品的实际位置与技术条件要求的位置有所偏差。
在确定好被测试的位置要先进行表面粗磨、再表面抛光。
对于经过粗磨的、不够清洁光滑的表面，采用抛光布轮进行表面抛光处理，在抛光过表面作进一步打磨处理，打磨时可在两个相互垂直的方向上来回进行，便于粘贴应力片并能减小由于表面粗磨可能造成的附加应力影响。
2在打磨的位置贴片操作规范。
再贴应力片前拿酒精再次擦洗，从选定测试中心部位开始，向两头粘贴应力片，两个应力片的间距不小于10mm.应力片两个相互垂直，宽度一致。
3在锯的同时速度快慢，力度大小、震动，等因素都会导致应力变化。
在锯的同时要掌握好力度，来保证数据的合理性。
残余应力测试是一个需要每一步都要仔细操作的实验，某个步骤粗心大意都可能导致测不到真实的数据或者误差特别大。
不同厚度堆焊层表面残余应力分析 硕士论文
硕士学位论文不同厚度堆焊层表面残余应力分析analysis on surface residual stress of different depthSurfacing layer作者姓名指导教师学科专业二0一三年十一月学位论文书脊样式：关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解有关保留、使用学位论文的规定，同意保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。
保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：____________ 导师签名：_____________年月日年月日分类号学校代码UDC 密级硕士学位论文不同厚度堆焊层表面残余应力分析analysis on surface residual stress of differentdepth Surfacing layer作者姓名指导教师申请学位学科专业研究方向致谢本论文是在材料科学与工程学院老师的悉心指导下完成的,衷心感谢我的导师教授!感谢老师几年来为我所做的一切和给予我的无私的帮助,老师渊博的学识和严谨的治学态度时刻感染我,激励我奋进;他孜孜不倦、言传身教的工作作风不仅使我学有长进,也使我在如何做人方面受益匪浅,在此向他表示我最真诚的感谢！在攻读硕士期间,还得到了许多人的帮助。
感谢刘老师、王老师在实验过程中及生活上给予我的帮助！另外,周、王等同学在生活上给予我很多支持,在此表示感谢!感谢我的家人在学习和生活上给予我无微不至的关怀和支持,使我能够心无旁鹜的去完成学业！在此,向一切帮助过我的老师、同学和亲人致以我最真挚的谢意！最后向所有关心过我,帮助过我的人表示我最衷心的谢意,感谢他们!摘要本文以Q235焊接钢板为研究对象，采用模拟应力应变场和盲孔法测量两种方式探究不同厚度堆焊层对焊接残余应力的影响。
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加工表面产生压缩残余应力和拉伸残余应力是由于金属材料在加工过程中受到了外力的作用，导致其内部结构发生了变化。
这种变化会引起材料表面产生残余应力，即在没有外力作用时仍存在的应力。
在金属材料的加工过程中，通常会使用机械或热加工方法。
机械加工包括切削、冲压、钻孔等方法，而热加工则包括锻造、淬火、回火等方法。
这些加工方法都会对材料的结构和性能产生影响，从而导致表面残余应力的出现。
首先，机械加工中的切削和冲压是最常见的加工方法之一。
在这些过程中，金属材料受到了剪切和挤压等外力作用。
由于这些作用力不均匀地分布在材料表面上，因此会导致表面局部区域内的晶体结构发生变形。
这种变形会使得局部区域内的晶体结构比周围区域更紧密，从而形成压缩残余应力。
其次，在热加工过程中，金属材料会受到高温和快速冷却等作用力。
例如，在锻造过程中，金属材料被加热到高温状态，然后通过快速冷却来形成所需的形状。
这种过程会导致材料表面局部区域内的晶体结构发生变化，从而形成拉伸残余应力。
此外，在淬火和回火等热处理过程中也会产生残余应力。
在淬火过程中，金属材料被迅速冷却，从而使得表面区域内的晶体结构发生变化。
由于冷却速度不同，导致表面和内部的温度差异很大，因此会产生拉伸残余应力。
在回火过程中，金属材料被加热到一定温度并保持一段时间后再进行冷却。
这种过程也会导致表面和内部的晶体结构不同而产生残余应力。
总之，加工表面产生压缩残余应力和拉伸残余应力是由于金属材料在加工过程中受到了外力的作用而导致其内部结构发生了变化。
这些变化会引起材料表面产生残余应力，进而影响材料的性能和寿命。
因此，在实际生产中，需要采取相应的措施来减轻或消除残余应力的影响。
例如，可以通过热处理、表面处理等方式来改变材料内部结构，从而消除残余应力。
材料表面残余应力
材料表面残余应力材料表面残余应力是指材料表面受到不同程度的应力作用，因此导致了表面的应力值处于不均衡的状态。
这种残余应力可能是由于加工、制造过程中产生的，也可能是由于材料的恢复性变形或热处理过程引起的。
这种应力在一定程度上会影响材料的性能。
例如，它会使材料的铁磁性发生改变、疲劳寿命减少、耐腐蚀性能下降等等。
因此，在许多领域中都要对材料表面残余应力进行评估和控制。
下面是分步骤阐述材料表面残余应力的详细过程：1. 定义材料表面残余应力首先，我们需要了解什么是材料表面残余应力。
在材料力学的领域中，表面残余应力是指材料表面处于不均衡的应力状态，而这种状态是由作用于材料的机械应力、热应力或电磁应力等因素引起的。
这种应力可能会对材料的物理和力学性质产生影响。
2. 材料表面残余应力的成因材料表面残余应力的成因并不单一。
一般来说，它源于材料的加工、制造过程中，以及后续的热处理等环节中。
例如，由于材料加工中的剪切、压成、弯曲等操作会导致材料的畸变和应力分布不均，从而引起表面残余应力。
同样地，热处理过程中的冷却速度、退火温度等也可能导致材料表面残余应力的产生。
3. 材料表面残余应力的评估评估材料表面残余应力的方式有很多种，但最常见的是通过测量材料表面的应力分布区域，以及对其进行应力分析来实现。
具体来说，我们可以采用X射线衍射、应变计、表面织构测量等技术，来获得材料表面的残余应力数据。
4. 材料表面残余应力的控制如果发现材料表面残余应力对其性能产生了重大的负面影响，需要采取控制措施。
在这方面，有一些方法可以实现。
例如，我们可以通过实施定向加工和热处理工艺，以消除或减少材料的残余应力。
此外，也可以采用预伸冶金、超声波等技术，来增强材料的相应耐蚀性和疲劳寿命。
总之，了解材料表面残余应力的成因、评估和控制方法对于保证材料的性能至关重要。
对于将来需要设计和制造高性能材料的各行各业，对于应对材料表面残余应力是一个必不可少的任务。
影响表面金属残余应力的因素及控制措施
影响表面金属残余应力的因素及控制措施
影响表层金属残余应力的主要因素有刀具几何参数及磨损，切削用量和工件材料等。
刀具几何参数
刀具几何参数中对残余应力影响最大的是刀具前角。
图4.68给出了硬质合金刀具切削45钢时，刀具前角γo对残余应力的影响规律。
当γo由正变为负时，表层残余拉应力渐渐减小。
这是由于γo减小，rn增大，刀具对加工表面的挤压与摩擦作用加大，从而使残余拉应力减小；当γo为较大负值且切削用量合适时，甚至可得到残余压应力。
刀具磨损
刀具后刀面磨损VB值增大，使后刀面与加工表面摩擦增大，也使切削温度上升，从而由热应力引起的残余应力的影响增加，使加工表面呈残余拉应力，同时使残余拉应力层深度加大（见图4.69）。
工件材料
工件材料塑性越大，切削加工后产生的残余拉应力越大，如：工业纯铁、奥氏体不锈钢等。
切削灰铸铁等脆性材料时，加工表面易产生残余压应力，缘由在于刀具的后刀面挤压与摩擦使得表面产生拉伸变形，待与刀具后刀面脱离接触后在里层的弹性恢复作用下，使得表层呈残余压应力。
切削用量
切削用量三要素中的切削速度vc和进给量f对残余应力的影响较大。
由于vc增加，切削温度上升，此时由切削温度引起的热应力渐渐起主导作用，故随着vc增加，残余应力将增大，但残余应力层深度减小。
进给量f增加，残余拉应力增大，但压应力将向里层移动。
背吃刀量ap对残余应力的影响不显著。
表面残余应力
表面残余应力胡宏宇（浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州 310032）摘要：残余应力主要是由构件内部不均匀的塑性变形引起的。
各种工程材料和构件在毛坯的制备、零件的加工、热处理和装配的过程中都会产生不同程度的残余应力。
残余应力因其直观性差和不易检测等因素往往被人们忽视。
残余应力严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度和腐蚀开裂。
特别是在承力件和转动件上，残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重。
因此，研究残余应力的产生机理、检测手段、消除方法以及残余应力对构件的影响[1]。
关键词：残余应力；切削变形；磁测法；喷丸强化；Surface residual stress（S chool of mechanical engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310032，China）Abstract：Residual stress is mainly caused by the uneven plastic deformation of component. All kinds of engineering materials in the preparation of blank, parts and components processing, heat treatmentand assembly process will produce different degree of residual stress. Residual stress because of itsintuitive factors such as poor and difficult to detect is often neglected. Seriously affect the residualstress of component machining precision and dimension stability, static strength, fatigue strength andcorrosion cracking. Especially on the bearing and rotating parts, the existence of the residual stresscan lead to sudden destruction and the consequences are often very serious. Therefore, to study themechanism of residual stress, detection means, elimination method and the influence of residual stressof components。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表面残余应力胡宏宇（浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州 310032）摘要：残余应力主要是由构件内部不均匀的塑性变形引起的。
各种工程材料和构件在毛坯的制备、零件的加工、热处理和装配的过程中都会产生不同程度的残余应力。
残余应力因其直观性差和不易检测等因素往往被人们忽视。
残余应力严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度和腐蚀开裂。
特别是在承力件和转动件上，残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重。
因此，研究残余应力的产生机理、检测手段、消除方法以及残余应力对构件的影响[1]。
关键词：残余应力；切削变形；磁测法；喷丸强化；Surface residual stress（S chool of mechanical engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310032，China）Abstract：Residual stress is mainly caused by the uneven plastic deformation of component. All kinds of engineering materials in the preparation of blank, parts and components processing, heat treatmentand assembly process will produce different degree of residual stress. Residual stress because of itsintuitive factors such as poor and difficult to detect is often neglected. Seriously affect the residualstress of component machining precision and dimension stability, static strength, fatigue strength andcorrosion cracking. Especially on the bearing and rotating parts, the existence of the residual stresscan lead to sudden destruction and the consequences are often very serious. Therefore, to study themechanism of residual stress, detection means, elimination method and the influence of residual stressof components。
Key words：Residual stress；machining deflection；magnetic method；Shot peening strengthening；前言随着现代制造技术的发展，大飞机、高铁、核设施等大型设备相继出现；这些设备具有高速、重载和长时间运行的特点，其零部件工作环境恶劣、复杂，且往往对安全性有着极其苛刻的要求，因而对这些设备的关键部件，如轴承、曲轴、传动轴的疲劳寿命和可靠性也有很高的要求，对它们的疲劳寿命预测和分析成为研究的重点．金属切削加工是一个伴随着高温、高压、高应率的塑性大变形过程, 在已加工表面上存在着相当大的残余应力; 同时又由于切削过程切削力和切削热作用及刀具与工件的摩擦等综合因素的影响, 使得零件内部初始的残余应力重新分布并与表面层残余应力耦合作用形成新的残余应力分布规律。
残余应力以平衡状态存在于物体内部, 是固有应力域中局部内应力的一种。
残余应力是一种不稳定的应力状态, 当物体受到外力作用时, 作用应力与残余应力相互作用, 使其某些局部呈现塑性变形, 截面内应力重新分配; 当外力作用去除后, 整个物体由于内部残余应力的作用将发生形变。
根据理论分析和实验研究的结果，工件的疲劳寿命和加工表面的残余应力状态有重要的关系：残余压应力能抑制工件的疲劳破坏，延长疲劳寿命；残余拉应力则相反，会加速疲劳破坏的出现[2]．因此，了解和控制工件已加工表面的残余应力，使零件已加工表面呈现稳定而较大的压应力状态，已成为加工出高质量和高可靠性零件的关键．1 残余应力的定义1.1 残余应力的定义构件在制造过程中，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称为残留应力或残余应力。
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。
残余应力是指在没有外力作用于物体时，物体内部保持平衡的应力。
在没有外力的作用下，物体内部保持平衡的应力称为固有应力，残余应力是固有应力的一种[3]。
1.2 残余应力的分类残余应力的存在状态是多种多样的, 随材料的性能、产生条件不同而不同, 分类的方法也不一致。
1925 年格·马辛、Mura T、达维金科夫H.H 分别提出了残余应力的界定方法。
根据残余应力的相互影响范围大小可将残余应力分为宏观残余应力(Macrresidual stress) 和微观残余应力(Micro residualstress) 。
1973 年德国学者E.Macherauch 又将宏观残余应力称为第一类残余应力, 将微观残余应力划归为第二类、第三类残余应力。
第一类残余应力称为宏观残余应力它在材料较大范围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡, 在多个连续晶体范围内保持常数, 它的大小、方向和性质可用切削加工表面残余应力研究的现状与进展通常的物理或机械方法进行测量。
如果第一类残余应力所产生的力或力矩的平衡状态遭到破坏, 将导致构件宏观尺寸的变化。
通常由于切削加工产生的残余应力是指宏观残余应力。
根据加工残余应力的性质不同, 可分为残余拉应力和残余压应力, 应力的大小随表层的深度而变化。
第二类残余应力称为微观结构应力( Structurasstress) ,它存在于晶粒尺度内并且保持平衡, 在一个或几个晶粒的部分范围内保持均匀。
如果第二类残余应力平衡状态得到改变, 也会造成宏观尺寸的变化。
第三类残余应力称晶内亚结构应力( Substructural stress)标记为σrⅢ它是在晶粒若干个原子范围内存在并在晶粒的小部分内保持平衡,在晶体亚结构范围内大小不均匀。
第三类残余应力平衡状态的破坏, 不会引起宏观尺寸的变化。
在大多数情况下, 宏观残余应力与微观残余应力总是同时存在的, 产生第一类残余应力的加工过程必须伴随第二、第三类残余应力的产生。
2 切屑形成过程及变形区的划分2.1切削变形金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。
金属材料受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属内部的应力、应变继续加大，当达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并使金属晶格产生滑移；刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，便会产生挤裂。
2.2变形区的划分大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。
切削层的金属变形大致划分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移）、第二变形区（纤维化）、第三变形区（纤维化与加工硬化）。
图1 切削变形区2.3切屑的形成及变形特点第一变形区（近切削刃处切削层内产生的塑性变形区）金属的剪切滑移变形切削层受刀具的作用，经过第一变形区的塑性变形后形成切屑。
切削层受刀具前刀面与切削刃的挤压作用，使近切削刃处的金属先产生弹性变形，继而塑性变形，并同时使金属晶格产生滑移。
第一变形区就是形成切屑的变形区，其变形特点是切削层产生剪切滑移变形。
第二变形区（与前刀面接触的切屑层产生的变形区）内金属的挤压磨擦变形经过第一变形区后，形成的切屑要沿前刀面方向排出，还必须克服刀具前刀面对切屑挤压而产生的摩擦力。
此时将产生挤压摩擦变形。
应该指出，第一变形区与第二变形区是相互关联的。
前刀面上的摩擦力大时，切屑排出不顺，挤压变形加剧，以致第一变形区的剪切滑移变形增大。
第三变形区（近切削刃处已加工表面内产生的变形区）金属的挤压磨擦变形已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压摩擦，造成纤维化和加工硬化。
图2 切削过程2 切削加工表面残余应力的产生机理目前, 关于残余应力的产生机理, 从理论上定量分析还存在困难。
下面仅从已加工表面形成过程的角度分析残余应力的产生机理。
（1）机械应力引起的残余应力工件装夹时, 如果夹紧力过大, 将会使工件发生塑性变形, 从而使工件产生残余应力。
切削过程中,刀刃前方的工件材料受到前刀面的挤压, 从而使将成为已加工表面层的金属, 在切削方向产生压缩的塑性变形; 而在与已加工表面垂直方向产生拉伸塑性变形; 切削后受到与之连成一体的里层未变形金属的牵制, 从而产生残余应力。
在已加工表面形成过程中, 刀具的后刀面与已加工表面产生很大的挤压和摩擦, 使表层金属产生拉伸塑性变形, 刀具离开后, 里层金属的弹性变形趋向恢复, 但受到表层金属的牵制,因而也产生残余应力。
（2）热应力引起的残余应力切削时, 由于强烈的塑性变形与摩擦, 使已加工表面层的温度很高; 而里层温度很低, 形成不均匀的温度分布, 因此, 当热应力超过材料的屈服极限时,将使表层金属产生压缩变形, 切削后冷却至室温时,表层金属体积的收缩又受到里层金属的牵制, 因而产生残余应力。
（3）相变引起的残余应力切削时, 若表层温度大于相变温度, 则表层组织可能发生相变, 由于各种金相组织的体积不同, 从而产生残余应力。
在切削过程中, 引起不均匀塑性变形的机械应力和热应力是同时存在的, 所以残余应力的计算是一个热- 力耦合的热弹塑性问题。
3 影响切削残余应力的因素工件已加工表面残余应力的性质和大小受很多因素的影响。
掌握这些因素的影响规律并合理选择，对于降低残余应力和优化切削过程是很有必要的。
3.1工件材料的影响工件材料本身状态及其物理机械性能对加工表面残余应力产生直接影响。
实验表明：塑性好的材料切削加工后通常产生残余拉应力；塑性差的材料则产生残余压应力。
根据工件材料的具体初始应力状态，切削加工可能使工件内残余应力值“增大”或“减小”[4]。
3.2切削参数的影响切削速度的影响一般是通过“温度因素”来进行的[5]。
切削速度较低时，易产生残余拉应力；切削速度较高时，由于切削温度升高，易产生残余压应力。