残余应力的产生与消除
消除焊接残余应力的方法
消除焊接残余应力的方法一、背景介绍焊接是一种常见的金属连接方法，但是在焊接过程中会产生残余应力，这些应力可能会导致零件变形、裂纹和失效。
因此，消除焊接残余应力是非常重要的。
二、焊接残余应力的来源焊接残余应力主要来自两个方面：热应力和冷却应力。
1. 热应力在焊接过程中，由于高温作用下金属材料发生膨胀和收缩，导致产生热应力。
这种热应力会导致零件变形和内部裂纹。
2. 冷却应力当热源移开后，焊缝区域开始冷却，并且不同区域的冷却速度不同，导致产生冷却应力。
这种冷却应力会导致零件变形、裂纹和失效。
三、消除焊接残余应力的方法为了消除焊接残余应力，可以采用以下几种方法：1. 预热法预热法是指在进行实际的焊接之前，在工件上施加一定的加热处理。
这样做可以使材料温度均匀分布，减少热应力的产生。
2. 后热处理法后热处理法是指在焊接完毕后，对工件进行一定的加热或冷却处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
3. 机械加工法机械加工法是指在焊接完成后，对工件进行一定的机械加工。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面光洁度和精度。
4. 振动法振动法是指在焊接完成后，对工件进行一定的振动处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
5. 放电等离子体法放电等离子体法是指在焊接完成后，利用放电等离子体产生高温和高压作用于焊缝区域。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面硬度和耐腐蚀性。
四、总结以上就是消除焊接残余应力的几种方法，不同方法适用于不同情况。
在实际操作中需要根据具体情况选择合适的方法来消除焊接残余应力，以确保焊接工件的质量和可靠性。
焊接残余应力产生原因分析及消除方法
（2）运用三维模型装配仿真对打磨掉干涉区域后的前承力机匣和IGB机匣进行模拟装配，结果显示可实现装配；（3）实物装配IGB机匣与打磨后的前承力机匣，可顺利完成装配；（4）装配后的发动机在完成其原定试验计划后，未出现任何潜在问题。
通过三维装配仿真可有效地为设计及排故等提供有力的技术支持，节省由于设计等不合理带来的返工、时间以及其他成本的浪费。
5结语目前发动机装配分析主要是对比典型民用航空发动机装配顺序和装配路径，定性地判断整机装配性，无法准确判断实际装配情况。
通过三维仿真装配技术，在方案设计阶段，建立发动机装配仿真模型，进行三维静态、动态干涉检查，规划整机装配路径，可最大程度地暴露并提前解决装配过程存在的干涉问题，保证实际装配可行性，提高装配效率，节约成本。
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残余应力的产生及消除
剩余应力的产生、释放与测量一、剩余应力的产生产生剩余应力的原因归结为三类：一是不均匀的塑性变形;二是不均匀的温度变化；三是不均匀的相变。
根据产生剩余应力机理的不同，可将其分为热应力和组织应力，车轴热处理后的剩余应力是热应力与组织应力的综合作用结果。
由于构件、外部温度不均，引起材料的收缩与膨胀而产生的应力称为“热应力〞。
热应力是由于快速冷却时工件截面温差造成的，淬火冷却速度与工件截面尺寸共同决定了热应力的大小。
在一样冷却介质的情况下，淬火加热温度越高、截面尺寸越大、钢材热导率和线膨胀系数越大，均能导致淬火件外温差增大，热应力越大。
而加工过程中，由工件外组织转变的时刻不同多引起的应力成为“组织应力〞。
淬火时，表层材料先于部开场马氏体的相变，并引起体积膨胀，由于表层的体积膨胀受到未转变的心部的牵制，于是在试样表层产生压应力，心部产生拉应力。
随着冷却的进展，心部体积膨胀有收到表层的阻碍。
随着心部马氏体相变的体积效应逐渐增大，在某个瞬间组织应力状态暂时为零后，式样的组织应力发生反向，最终形成表层为拉应力而心部为压应力的应力状态。
组织应力大小与钢的含碳量、淬火件尺寸、在马氏体转变温度围的冷却速度、钢的导热性及淬透性、加热温度、保温时间等因素有关。
二、剩余应力的释放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剩余拉应力，有时还可以引入有益的剩余压应力分布，这就是剩余应力的调整问题。
通常调整剩余应力的方法有：①自然时效把工件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使剩余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为，经过一年自然时效的工件，剩余应力仅下降2%～10%，但工件的松弛刚度得到了较提高，因而工件的尺寸稳定性很好。
但由于时效时间过长，一般不采用。
②热时效热时效是传统的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500～650℃进展较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
在热作用下通过原子扩散及塑性变形使应力消除。
注塑件 残余应力
注塑件残余应力摘要：1.注塑件的概述2.残余应力的定义和产生原因3.残余应力对注塑件性能的影响4.控制和消除残余应力的方法5.结论正文：一、注塑件的概述注塑件是通过注塑成型工艺制成的塑料制品，具有成本低、生产效率高、产品一致性好等优点。
在工业、汽车、电子、医疗等领域有着广泛的应用。
然而，在注塑成型过程中，由于各种原因，注塑件可能会产生残余应力，这对注塑件的性能和使用寿命会产生一定的影响。
二、残余应力的定义和产生原因残余应力是指在注塑件成型后，仍存在于制品内部的应力。
产生残余应力的原因主要有以下几点：1.成型过程中的温度分布不均，导致收缩不均匀；2.注塑件的结构设计不合理，导致应力集中；3.模具设计及制造缺陷，如浇口、冷却系统等设置不合理；4.注塑参数设置不当，如注射速度、压力、保压时间等；5.塑料原材料的性能和工艺性能不佳，如流动性差、易变形等。
三、残余应力对注塑件性能的影响残余应力对注塑件的性能和使用寿命产生很大的影响，主要表现在以下几个方面：1.降低注塑件的力学性能，如强度、刚度、韧性等；2.引起注塑件的变形和翘曲，影响其尺寸稳定性；3.导致注塑件在使用过程中出现破裂、磨损等现象，缩短使用寿命；4.影响注塑件的电绝缘性能、耐热性能等。
四、控制和消除残余应力的方法为降低残余应力对注塑件性能的影响，可以采取以下措施：1.优化注塑件的结构设计，避免应力集中；2.改进模具设计，保证浇口、冷却系统等设置合理；3.合理设置注塑参数，如注射速度、压力、保压时间等；4.选择性能优良的塑料原材料；5.对注塑件进行后处理，如退火、热处理等，以消除残余应力。
五、结论注塑件在成型过程中可能会产生残余应力，这对其性能和使用寿命产生一定的影响。
残余应力测试方法
残余应力测试方法残余应力是指材料或结构在受力作用后，未完全消除的应力。
残余应力的存在可能会对材料的性能和结构的稳定性产生影响，因此对残余应力进行测试和评估是非常重要的。
一、残余应力的形成原因1. 加工过程中的应力：在材料加工过程中，由于变形、切削或焊接等操作，会引入应力，这些应力可能会在材料中残留下来。
2. 热应力：材料在加热和冷却过程中，由于热胀冷缩不均匀，会产生热应力，这些应力也可能会残留下来。
3. 外部载荷：材料受到外部力的作用，如压力、拉力或弯曲力等，会导致材料产生应力，这些应力也可能会残留下来。
二、残余应力的测试方法1. X射线衍射法：通过测量材料中晶格的畸变程度来间接推测残余应力的大小和方向。
2. 中子衍射法：利用中子的衍射特性来分析材料中晶体的结构和应力状态。
3. 应变测量法：通过测量材料中的应变来推断残余应力的大小和分布。
4. 晶格畸变法：通过分析材料中晶格的畸变情况来评估残余应力。
5. 超声波法：利用超声波在材料中传播的速度和衰减情况来测量材料中的应力。
6. 磁性法：利用材料磁性的变化来分析残余应力的分布和大小。
7. 光学法：通过光学显微镜或偏光显微镜观察材料中的应力畸变情况。
8. 拉伸法：将材料进行拉伸测试，通过测量材料的应变和应力来计算残余应力。
三、残余应力测试的应用领域1. 金属材料：在金属材料的制备和加工过程中，残余应力会对材料的强度、韧性和疲劳寿命等性能产生影响，因此对金属材料中的残余应力进行测试是非常重要的。
2. 焊接结构：焊接过程中产生的残余应力可能会导致焊接接头的变形或裂纹，因此对焊接结构中的残余应力进行测试可以评估焊接接头的质量和可靠性。
3. 玻璃材料：玻璃材料在制备和加工过程中可能会产生残余应力，这些应力可能会导致玻璃材料的破裂或变形，因此对玻璃材料中的残余应力进行测试可以评估其稳定性和可靠性。
4. 复合材料：在复合材料的制备和加工过程中，残余应力可能会导致复合材料的层间剥离或破坏，因此对复合材料中的残余应力进行测试可以评估其性能和可靠性。
减小或消除焊接残余应力的措施
减小或消除焊接残余应力的措施焊接残余应力是指焊接工艺中产生的一种内应力，它是由于瞬间加热和冷却引起的材料体积变化不均匀而产生的。
焊接残余应力可能会导致焊接件变形、裂纹、疲劳等问题，因此减小或消除焊接残余应力是非常重要的。
下面将介绍几种常用的措施。
1. 合理设计焊接结构焊接残余应力的产生与焊接结构的设计有关，因此合理的焊接结构设计是减小或消除焊接残余应力的基础。
在设计焊接结构时，应避免出现大的焊缝长度、焊缝尺寸和焊缝间距，尽量采用对称结构和简化结构，减少焊接接头数量和长度。
此外，合理选择焊接方法和工艺参数也可以减小焊接残余应力。
2. 控制焊接热输入量焊接热输入量是指焊接过程中所输入的热量，它对焊接残余应力的大小有着重要影响。
当焊接热输入量过大时，会加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制焊接热输入量，采用适当的焊接电流和焊接速度，避免过热和过快的焊接。
3. 采用适当的预热和后热处理预热是指在焊接之前对焊接材料进行加热处理，以提高其温度，从而减小焊接残余应力的产生。
预热可以使材料的温度均匀分布，减少焊接过程中的温度梯度，从而减小焊接残余应力。
后热处理是指在焊接完成后对焊接件进行加热或冷却处理，以消除残余应力。
预热和后热处理的温度和时间应根据具体材料和焊接工艺参数进行合理选择。
4. 采用适当的填充材料和焊接方法填充材料的选择和焊接方法的应用也对焊接残余应力的大小有着重要影响。
合适的填充材料可以改变焊接材料的熔化温度和热导率，从而减小焊接残余应力的产生。
而选择适当的焊接方法，如脉冲焊接、激光焊接等，也可以减小焊接残余应力。
5. 控制焊接过程中的冷却速率焊接过程中的冷却速率也会影响焊接残余应力的大小。
当冷却速率过快时，焊接件表面和内部的温度差异会增大，从而加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制冷却速率，避免过快的冷却。
减小或消除焊接残余应力是焊接工艺中非常重要的一项任务。
通过合理设计焊接结构、控制焊接热输入量、采用适当的预热和后热处理、选择合适的填充材料和焊接方法，以及控制焊接过程中的冷却速率，可以有效地减小或消除焊接残余应力，提高焊接件的质量和可靠性。
残余应力分类
残余应力分类
残余应力是指物体内部的应力状态，在外力作用消失后仍然存在的应力。
它可以分为以下几类：
1. 热残余应力
热残余应力是由于材料在制造过程中受到加热或冷却时，由于不同部位温度变化不一致而产生的应力。
这种应力可以通过调整加工工艺来减小或消除。
2. 内应力
内应力是由于材料的微观结构不均匀或加工过程中受到变形而产生的应力。
这种应力可以通过合理设计加工工艺来减小或消除。
3. 残留塑性变形引起的残余应力
当材料发生塑性变形时，会引起内部的残余应力。
这种残余应力可以通过对材料进行退火处理来消除。
4. 表面处理引起的残余应力
表面处理过程中，如喷涂、电镀等会导致表面产生不均匀的压缩和拉
伸等残余应力。
这种残余应力可以通过选择合适的表面处理方式和条
件来减小或消除。
5. 残留裂纹引起的残余应力
当材料内部存在裂纹时，会导致残余应力的存在。
这种残余应力可以
通过修补裂纹或更换材料来消除。
6. 残留应变引起的残余应力
当材料在加工过程中受到拉伸或压缩时，会产生残留应变，从而导致
残余应力的存在。
这种残余应力可以通过对材料进行退火处理来消除。
7. 化学反应引起的残余应力
当材料在使用过程中发生化学反应时，会产生内部不均匀的化学成分
分布，从而导致残余应力的存在。
这种残余应力可以通过选择合适的
材料和控制化学反应条件来减小或消除。
总之，不同类型的残余应力产生原因不同，减小或消除方法也各有所
不同。
因此，在实际工程中需要根据具体情况选择合适的方法来处理。
焊接残余应力的产生原因及控制方法的总结
焊接残余应力的产生原因及控制方法的总结摘要：焊接应力是焊接构件产生裂纹和变形的主要因素，对焊接质量影响较大。
因此，理解和掌握焊接残余应力的产生原因及控制方法，就显的非常重要。
本文对焊接残余应力的产生对结构的影响、焊接残余应力的预防及焊接残余应力的消除方法，进行了全面的归纳和总结，为学生能更好地理解和掌握焊接残余应力的相关知识，起到了一定的帮助作用关键词：焊接应力产生原因控制方法焊件在焊接过程中，由于受到了不均匀的局部加热和冷却，使焊件产生了不均匀的体积膨胀和收缩，导致焊件内部产生了焊接残余应力，而焊接残余应力又是产生裂纹和变形的主要因素。
因此，为让学生能够真正理解和掌握焊接残余应力产生的原因、焊接残余应力对焊件产生的影响及如何减少和消除焊接残余应力等内容，帮助学生为今后从事焊接工作打下良好的理论基础。
下面就焊接残余应力的相关知识，进行归纳和总结。
一、焊接残余应力的产生1、焊件在焊接过程中，其焊缝高温区的膨胀受到了周边低温区的限制与挤压，使高温区域产生局部压缩塑性变形，当焊件在冷却过程中，受到局部压缩产生塑性变形的金属由于不能自由收缩，而受到低温区的拉伸，这时，焊件中就产生了一个与焊件加热时产生的应力方向相反的应力，即焊接残余应力，又称温度应力。
2、焊缝在高温向低温的冷却过程中，焊缝金属会发生二次相变，这种二次相变，会引起金属材料组织的变化，从而产生体积的变化，在焊接接头区域产生了应力，又称相变应力。
3、在焊接过程中，如对焊件采用刚性固定，那么，焊接后焊件变形减少，但应力却增加。
反之，要使焊件残余应力减少，其变形量就要有一定的增加。
但焊接应力与变形在一定条件下，都将影响到焊件的质量。
所以，应力和变形要合理控制好。
4、焊接材料的屈服强度、导热系数、线膨胀系数、密度、比热容、焊件的形状与尺寸、焊接方法和焊接工艺等因素，对焊接残余应力的分布和大小都将产生较大的影响。
二、焊接残余应力对焊件结构产生的影响1、对焊件结构刚度产生的影响当焊件某个区域所受的应力达到屈服点时，这一区域部分的金属材料就会产生局部塑性变形，无法再承受外载荷，从而导致焊接结构的有效截面减少，使焊接结构的刚度降低。
残余应力的产生
残余应力的产生残余应力的产生、影响及防控措施崔曙东摘要：对钢结构而言，残余应力的存在，是影响结构脆断、疲劳破损和结构稳定性降低的重要因素。
本文试图对残余应力的产生、对结构的影响和如何有效降低残余应力及影响作简单分析。
关键词：残余应力脆断疲劳破损刚度稳定性1引言钢结构自问世以来，由于其具备的强度高、自重轻、抗震性能好、、施工速度快、地基基础费用省、结构占用面积少、工业化程度高等一系列优点，钢结构在建筑领域被广泛应用。
但是，也不能否认，钢结构还存在着许多缺陷和隐患，例如稳定性从一开始就一直是钢结构中无法回避的问题，还有随着钢结构建筑的深入发展，脆断和疲劳破损等问题也越来越突出。
而上述的诸多问题，无一不与构件内部的残余应力存在密切联系，本文试图从实际出发，探讨残余应力的产生过程、对结构或构件的影响以及如何有效降低残余应力及影响。
多，计算残余应力又极为复杂，因此给残余应力的研究带来了许多困难，对焊接结构的残余应力研究就显得尤为重要。
[1]2.1.1沿焊缝轴线方向的纵向焊接残余应力施焊时，焊缝附近温度最高，在焊缝区以外，温度则急剧下降。
焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律（变形前的平截面，变形后仍保持平面）而受到其相邻较低温度区的约束，使焊缝区产生纵向压应力。
由于钢材在高温时呈塑性状态（称为热塑状态），因而高温区这种压应力使焊缝区的钢材产生塑性压缩变形，这种塑性变形当温度下降、压应力消失时是不能恢复的。
在焊后的冷却过程中，如假设焊缝区金属能自由变形，冷却后钢材因已有塑性变形而不能恢复其原来长度。
事实上由于焊缝区与其邻近钢材是连续的，焊缝区因冷却产生的收缩变形又因平截面变形的平截面规律受到邻近低温区的钢材的约束，使焊缝区产生拉应力。
这个拉应力当焊件完全冷却后仍残留在焊缝区的钢材内，故名焊接残余应力，对于低合金钢材焊接后的残余应力常可达到其屈服点。
又因截面上残余应力必须自相平衡，焊缝区以外的钢材截面内必然有残余压应力。
焊接残余应力的消除方法详解-精
焊接残余应力的消除方法焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。
当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。
一、焊接的应力与应变：在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。
焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。
二、焊接残余应力的危害：焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。
变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。
三、减少焊接残余应力和变形的措施：①设计②焊接工艺如：➢尽量减少焊接接头数量➢相邻焊缝间应保持足够的间距➢尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝➢焊缝不要布置在高应力区➢焊前预热等等四、焊后残余应力的消除方法消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。
1、热处理消除法焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。
工程上我们主要用退火处理，退火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。
但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。
蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间足够长，理论上残余应力可完全消除。
在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。
2、锤击消除法焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。
锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。
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。
铸造合金中的残余应力分析与控制
铸造合金中的残余应力分析与控制在铸造工艺中，残余应力是一种不可忽视的因素，它对铸件的性能和稳定性有着重要的影响。
合理分析和控制铸造合金中的残余应力，对于提高铸件的质量和寿命具有重要意义。
本文将重点探讨铸造合金中残余应力的产生机制和控制方法。
一、残余应力的产生机制1. 温度差异引起的热塑性残余应力在铸造过程中，液态合金在凝固过程中由于温度变化会出现体积收缩，而模具和模型由于热胀冷缩的原因产生应变。
这种温度差异引起的应变在冷却过程中将会形成残余应力。
2. 金属液态及凝固过程引起的组织和晶体排列的不均匀性金属在凝固过程中由于晶体的生成以及晶界的形成，其组织和晶体排列的不均匀性将导致残余应力的产生。
3. 熔化金属与模型之间的溶解反应在铸造合金中，金属与模型之间会发生溶解反应，而金属的表面会因此产生变化，导致应力的积累。
二、残余应力的分析方法1. 数值模拟分析法利用有限元分析等数值模拟方法，可以对铸造合金中的残余应力进行准确的预测和分析。
通过建立合适的模型和输入相关的工艺参数，可以模拟和分析金属在凝固过程中的应变和应力变化。
2. 试验测量法通过引入适当的试验装置和传感器，可以对铸造合金中的残余应力进行直接测量。
利用应力测量仪器，如应变计和拉压计等设备，可以准确测量不同位置和方向上的残余应力，为分析和改善铸造工艺提供依据。
三、残余应力的控制方法1. 优化铸造工艺参数通过调整铸造过程中的工艺参数，如浇注温度、冷却速率和模具的材料等，可以有效控制残余应力的产生。
选择合适的工艺参数对于减少金属体积收缩和模具热胀冷缩之间的差异是十分重要的。
2. 合理设计铸件结构合理设计铸件的结构，减少应力的集中和应变的局部堆积。
通过合理的几何尺寸和结构设计，可以改善金属的流动性和凝固过程，从而降低残余应力的产生。
3. 采用热处理工艺对于一些易产生残余应力的铸件，在铸造过程结束后，采用适当的热处理工艺可以有效减少残余应力的存在。
热处理过程中的固溶、时效等工艺手段，可以通过改变金属的组织和晶体排列状态，从而减缓和消除残余应力。
金属结构中残余应力的讨论
金属结构中残余应力的讨论引言:金属材料在加工和制造过程中常常会产生残余应力。
残余应力是指在金属结构中存在的不能消除的内部应力。
这些应力与材料的弹性、塑性变形以及温度变化等因素密切相关。
残余应力不仅会影响金属结构的机械性能和稳定性，还可能导致材料疲劳和腐蚀的问题。
本文将讨论金属结构中残余应力的产生原因、影响因素以及相关的解决方法。
一、残余应力的产生原因：1. 热加工引起的残余应力：热加工过程中，金属材料的温度发生变化，导致结晶体重新排列和形变。
由于金属材料的热膨胀系数与晶格结构和温度变化有关，不同部位的热膨胀产生的变形会引起残余应力。
2. 加工变形引起的残余应力：金属材料在加工过程中经历了塑性变形，如锻造、压延、挤压等。
这些变形引起了晶粒的滑移和再结晶，导致了残余应力的产生。
3. 焊接引起的残余应力：焊接是金属结构常用的连接方式，但焊接过程中会通过加热和冷却引起温度梯度，从而导致残余应力的产生。
焊接接头处的残余应力常常是金属结构中最大的。
二、影响残余应力的因素：1. 材料性质：金属材料的物理和化学性质对残余应力产生影响。
例如，材料的热膨胀系数、熔点、晶格结构等因素可以改变金属材料的残余应力分布情况。
2. 加工方式：不同的加工方式会对金属材料的残余应力产生不同的影响。
例如，拉伸、压缩、弯曲等加工方式都会引起材料的塑性变形，并产生相应的残余应力。
3. 加工温度：金属材料的加工温度对残余应力的产生也有重要影响。
高温加工环境下的金属材料通常会发生晶粒长大和再结晶现象，从而减小残余应力。
三、残余应力的影响：1. 机械性能变化：残余应力会改变金属材料的机械性能，如屈服强度、断裂韧性和抗疲劳性等。
高残余应力会降低金属材料的强度和韧性，增加产生裂纹和疲劳断裂的风险。
2. 变形和变形失稳：金属材料中的残余应力会导致变形和变形失稳现象。
在应力作用下，残余应力会与外部载荷相互作用，引起非弹性变形，进而导致形状失稳。
3. 腐蚀和疲劳问题：残余应力会影响金属结构的抗腐蚀性能，加速腐蚀的发生。
残余应力的产生和消除方法
残余应力的产生和消除方法2011年08月09日10:56转载344次阅读0次被顶共有评论1条金属构件(铸件、锻件、焊接件)在冷热加工过程中产生残余应力，高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。
因此降低和消除构件的残余应力就十分必要了。
一、残余应力的产生1.铸造应力的产生(1)热应力铸件各部分的薄厚是不一样的，如机床床身导轨部分很厚，侧壁.筋板部分较薄，其横向端面如图一所示。
铸后，薄壁部分冷却速度快收缩大，而厚壁部分，冷却速度慢，收缩的小。
薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍，所以薄壁部分受拉力，厚壁部分受压力。
因纵向收缩差大，因而产生的拉压也大。
这时铸件的温度高，薄厚壁都处于塑性状态，其压应力使厚壁部分变粗，拉应力使薄壁部分变薄，拉压应力，随塑性变形而消失。
铸件逐渐冷却，当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时，压应力使厚壁部分产生塑性变形，继续变粗，而薄壁部分只是弹性拉长，这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。
铸件仍继续冷却，当薄厚壁部分进入弹性区时，由于厚壁部分温度高，收缩量大。
但薄壁部分阻止厚壁部分收缩，故薄壁受压应力，厚壁受拉应力。
应力方向发生了变化。
这种作用一直持续到室温，结果在常温下厚壁部分受拉应力，薄壁部分受压应力。
这个应力是由于各部分薄厚不同。
冷却速度不同，塑性变形不均匀而产生的，叫热应力。
在导轨或侧壁的同一个截面内，表层与内心部，由于冷却快慢不同，也产生相互平衡拉压的应力，用类似与上述方法分析，可知在室温下表层受压应力，心部受拉应力，并且截面越大，应力越大，此应力也叫热应力。
(2)相变应力常用的铸铁含碳量在2.8-3.5%，属于亚共晶铸铁，由结晶过程可知①：厚壁部分在1153℃共晶结晶时，析出共晶石墨，产生体积膨胀，薄壁部分阻碍其膨张，厚壁部分受压应力，薄壁部分受拉应力，薄辟部分受拉应力。
焊接残余应力产生原因分析及消除方法
焊接残余应力产生原因分析及消除方法摘要：焊接应力即是在焊接结构时由于焊接而产生的内应力，它可以依据产生作用的时间被分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。
所谓焊接瞬时应力是指在焊接的过程中某一个焊接瞬时产生的焊接应力，它是会跟着时间的变化而发生变化的，而在焊接之后，某一个受到焊接的焊件内还残留的焊接应力被称为焊接残余应力。
关键词：焊接残余应力；原因；消除方法1产生焊接残余应力的原因之所以会产生焊接残余应力，主要是由于焊件在焊接的过程中所受到的加热是不均匀的。
按照焊接残余应力的发生来源，可将焊接残余应力分为直接应力、间接应力和组织应力三种。
（1）直接的焊接应力是焊接残余应力所产生的最主要的原因，它是受到不均匀的加热和冷却之后所产生的，根据加热和冷却时的温度梯度而发生变化。
（2）间接的焊接应力则是焊件由于焊前的加工状况造成的应力。
焊件在受到轧制和拉拔时会产生一定的残余应力。
间接的残余应力如果在某一种场合下叠加到焊接的残余应力上去，焊件受到焊接发生变形，也会将其影响附加到焊接残余应力上去。
而且，焊件一旦受到外来的某一种约束，产生相应的附加应力，也属于间接应力的范畴。
（3）组织应力也就是由相变造成的比容变化而产生的应力，它的产生是由于焊件的组织发生了变化。
虽说组织应力会由于含碳量和材料其他成分的不同而产生差异，但我们一般都会将其所产生的影响进行分析研究。
2焊接残余应力控制方法2.1焊接结构焊接是产生焊接残余应力的根本原因，减少焊缝数量和尺寸能有效减少焊接量，通过控制焊接量可有效减少应力。
在同等焊接强度下，焊缝尺寸较小的，其焊接残余应力较小。
应尽量避免多条焊缝在同一部位集中，焊缝距离过近时，焊缝间会产生耦合，形成复杂残余应力场，焊缝间距离一般应大于3倍板厚且不小于100mm。
应尽量采用刚度较小的焊接接头形式，其结构拘束度小，能够通过变形释放焊接应力，残余应力较小。
2.2焊接工艺结构组件拆分、焊前预热、焊接参数设置、焊接顺序等对焊接应力影响较大。
论管道焊接后残余应力的产生与消除
论管道焊接后残余应力的产生与消除摘要：管道焊接是现代工业安装中较为广泛的一种连接形式，它与螺纹、铆接、胀接、卡套接等其它连接形式比较，有诸多的优点，在高温、高压、强腐蚀的条件下，都有采用焊接的连接方式。
在石油化工领域中，工程量计量有时也采用焊口吋径的方式，进行结算。
可见，管道焊接是有多重要。
但是，它也很多的缺点，其一就是焊接后焊口产生残余应力，本文即以管道焊口焊接后残余应力的产生和消除进行讨论，范围是20#钢和低合金无缝钢管，管壁厚度在20mm以下。
关键词：管道焊接残余应力产生与消除正文：管道焊接过程中由于高温作用及管道本身的约束，致使焊接完成冷却到大气温度时，焊缝及热影响区存在着残余应力状况。
残余应力危害很大，它可以降低焊缝强度、使管道变形、管道应力集中、产生延迟裂纹、发生脆性断裂等。
那么，什么是残余应力？它又是怎样产生的呢？下面我们就此问题进行剖析和阐述：一.残余应力的产生残余应力是一种内应力，是由于不均匀的温度场造成内应力达到材料的屈服极限，使局部区域产生塑性变形，而当温度恢复到原始状态后就产生了新的内应力。
这部分内应力是温度冷却均匀后残存于物体中，所以称为残余应力。
简而言之，就是因为焊接产生的高温，由于管子热影响区“膨胀”，管材的屈服强度不足以克服这种“膨胀力”，当冷却后所生产的塑性变形，回不到原来的物理状态。
塑性变形在管道中很小，肉眼几乎看不出来，但是由于管道在长输、连续、大直径、多约束、剧烈循环工况下，会造成残余应力的叠加，产生事故。
所以管道焊接后的残余应力是不容小觑的。
二.管道焊接残余应力的分布残余应力是空间三轴的，（如下图）但在管道厚度≤20mm时，厚度方向产生的应力很小，可以忽略。
本文讨论的范围也是管子厚度在20mm以内，所以，只考虑两个方向：一个是焊缝方向应力，定义为纵向应力，用σx表示；垂直于焊缝方向的应力，定义为横向应力，σy表示；厚度方向应力即为σz表示。
1.纵向应力σx：在碳素钢管和低合金结构钢管中，焊缝及其热影响区的纵向应力是拉应力，这就是我们俗称的“焊口收缩”。
proto残余应力
proto残余应力PROTO残余应力是材料科学中一个非常重要的概念，它是指在材料的制备过程中，由于加工和变形等原因导致的一种内部应力状态。
这种应力状态常常会对材料的性能和结构产生很大的影响，因此在材料研究领域中备受瞩目。
下面，我们将从以下几个方面介绍PROTO残余应力的相关知识。
一、PROTO残余应力的形成原因PROTO残余应力的形成原因有很多，最主要的是材料的制备过程中的冷加工或热加工。
比如，高温下热处理的金属材料，在冷却过程中由于温度变化引起的热胀冷缩现象，就会导致内部残余应力的形成。
此外，材料的加工过程也是PROTO残余应力形成的重要原因。
比如，锻造、挤压、拉伸等加工过程会对材料进行形变，这些形变会导致材料内部出现残余应力。
二、PROTO残余应力对材料性能的影响PROTO残余应力对材料的性能和结构产生非常重要的影响。
首先，它会降低材料的强度和韧性。
因为在应力作用下，材料内部的缺陷和裂纹会更容易扩展，导致材料的损伤和失效。
其次，PROTO残余应力还会影响材料的物理和化学性质。
比如，如果残余应力足够大，就会导致材料的氢脆化现象，使材料的脆性增加。
三、PROTO残余应力的测量和分析方法为了有效地评估和控制PROTO残余应力，需要对其进行测量和分析。
常用的PROTO残余应力测量和分析方法主要有X射线衍射、中子衍射、红外法和磁力法等。
其中，X射线衍射是最常用的测量方法之一，通过测量晶格的畸变来计算出残余应力的大小和分布情况。
四、PROTO残余应力的消除和减轻方法为了减轻或消除材料中的PROTO残余应力，有很多方法可以采用。
其中最常用的方法是热处理和表面处理。
热处理可以使材料内部的残余应力得到缓解和减轻，从而提高材料的性能和稳定性。
表面处理则可以通过改变材料表面的形态和物性等，减轻或消除残余应力。
综上所述，PROTO残余应力对材料性能和结构产生着非常重要的影响。
在材料研究和应用中，必须对其进行充分的理解和控制，以提高材料的性能和质量。
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。
(完整版)残余应力产生及消除方法.
残余应力产生及消除方法船舶零件加工后,其表面层都存在残余应力。
残余压应力可提高零件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度,残余拉应力的作用正好相反。
若拉应力值超过零件材料的疲劳强度极限时,则使零件表面产生裂纹,加速零件的损坏。
引起残余应力的原因有以下三个方面: ( 一冷塑性变形引起的残余应力在切削力作用下,已加工表面受到强烈的冷塑性变形,其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出,此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。
切削力除去后,基体金属趋向恢复,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,恢复不到原状,因而在表面层产生残余压应力。
( 二热塑性变形引起的残余应力零件加工表面在切削热作用下产生热膨胀,此时基体金属温度较低,因此表层金属产生热压应力。
当切削过程结束时,表面温度下降较快,故收缩变形大于里层,由于表层变形受到基体金属的限制,故而产生残余拉应力。
切削温度越高,热塑性变形越大,残余拉应力也越大,有时甚至产生裂纹。
磨削时产生的热塑性变形比较明显。
( 三金相组织变化引起的残余应力切削时产生的高温会引表面层的金相组织变化。
不同的金相组织有不同的密度,表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。
表面层体积膨胀时,因为受到基体的限制,产生了压应力;反之,则产生拉应力。
总之,残余应力即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,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,经淬火或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。
当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加,而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。
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残余应力的产生、释放与测量
一、残余应力的产生
产生残余应力的原因归结为三类：一是不均匀的塑性变形;二是不均匀的温度变化；三是不均匀的相变。
根据产生残余应力机理的不同，可将其分为热应力和组织应力，车轴热处理后的残余应力是热应力与组织应力的综合作用结果。
由于构件内、外部温度不均，引起材料的收缩与膨胀而产生的应力称为“热应力”。
热应力是由于快速冷却时工件截面温差造成的，淬火冷却速度与工件截面尺寸共同决定了热应力的大小。
在相同冷却介质的情况下，淬火加热温度越高、截面尺寸越大、钢材热导率和线膨胀系数越大，均能导致淬火件内外温差增大，热应力越大。
而加工过程中，由工件内外组织转变的时刻不同多引起的内应力成为“组织应力”。
淬火时，表层材料先于内部开始马氏体的相变，并引起体积膨胀，由于表层的体积膨胀受到未转变的心部的牵制，于是在试样表层产生压应力，心部产生拉应力。
随着冷却的进行，心部体积膨胀有收到表层的阻碍。
随着心部马氏体相变的体积效应逐渐增大，在某个瞬间组织应力状态暂时为零后，式样的组织应力发生反向，最终形成表层为拉应力而心部为压应力的应力状态。
组织应力大小与钢的含碳量、淬火件尺寸、在马氏体转变温度范围内的冷却速度、钢的导热性及淬透性、加热温度、保温时间等因素有关。
二、残余应力的释放
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自然时效
把工件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2%～10%，但工件的松弛刚度得到了较大地提高，因而工件的尺寸稳定性很好。
但由于时效时间过长，一般不采用。
②热时效
热时效是传统的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500～650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
在热作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力消除。
从理论上讲采用热时效，只要退火温度和时间适宜，应力可以完全消除。
但在实际生产中通常可以消除残余应力的70～80%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。
③振动时效
振动时效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振，松弛残余应力，获得尺寸精度稳定性。
也就是在机械的作用下，使构件产生局部的塑性变形，从而使残余应力得到释放，以达到降低和调整残余应力的目的。
其特点是处理时间短、适用范围广、能源消耗少、设备投资小，操作简便，因此振动时效在70年代从发达国家引进后
在国内被大力推广。
④静态过载法
静态过载法是以静力或静力矩的形式，暂时加载于构件上，并在这种载荷下保持一段时间，从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。
用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限，才能消除残余应力。
静态过载法的精度稳定性效果，取决于附加应力的大小及应力下保持时间。
特别指出，静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。
⑤热冲击时效法
1970年前后出现的一种新颖的稳定工件尺寸精度的时效工艺法。
其实质就是将工件进行快速加热，使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加，超过材料的屈服极限引起塑性变形，从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。
⑥超声波时效法
超声波时效法首先在前苏联诞生，并在发达国家得到推广，该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。
但是以上等可以在一定程度上减小残余应力值，但都不能完全消除残余应力，为了获取比较好的应力状态采取以下表面处理：
1、滚压工艺
滚压表面强化技术是一种简单有效的可以显著改善零件表面应力状态从而提高其抗疲劳性能的终加工工艺手段。
可以产生很大的残余
压应力和提高表面质量。
2、磨削工艺
精磨工序加工得到的工件表面存在较高一致性残余压应力。
3、喷丸工艺
4、表面淬火工艺
以上四种工艺都会对表面残余应力产生影响，既可以获得较好的表面组织，也可以调高表面残余压应力，提高车轴的使用寿命。
三、残余应力的测量
盲孔法
盲孔法测量残余应力的原理如图1所示，假设一个各向同性材料上某一区域内存在一般状态的残余应力场，其最大、最小主应力分别为σ1和σ2，在该区域表面上粘贴一专用应变花，在应变花中心打一小孔，引起孔边应力释放，从而在应变花丝栅区域内产生释放应变，根据应变花测量的释放应变就可以计算出残余应力：
σ1
1 2
图1 盲孔法残余应力测量原理图
()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧---=--+-++=--+--+=1331223122313122312231311222)(442)(4 4 εεεεεθεεεεεεεσεεεεεεεσtg B E A E B E A E (1) 式（1）中：
ε1、ε2、ε3 — 三个方向释放应变；
σ1、σ2 — 最大、最小主应力；
θ — σ1与1号片参考轴的夹角；
E — 材料弹性模量；
A 、
B — 两个释放系数。
其中A 、B 系数与钻孔的孔径、应变花尺寸、孔深有关。
盲孔法测残余应力的误差主要有以下几个因素：
1、应变片的粘贴质量。
应变片粘贴不好会引起数据漂移和精度下降。
2、 钻孔装置安装时的对中偏心引起的误差。
钻孔前必须用专用对中显微镜调整中心位置。
3、钻孔时产生的附加应变。
它可以用两次钻孔并改变钻速的方法减小附加应变。
4、释放系数A 、B 值的误差。
（A 、B 值的确定？）
HT21B 型便携式数字残余应力检测仪主要用于盲孔法进行各种
材料和结构的残余应力分析和研究，还能在静力强度研究中测量结构及材料任一点变形的应力分析仪器。
如果配用相应的传感器，也可以测量力、压力、扭矩、位移和温度等物理量。
粘贴应变片
（1）将试件或弹性体表面贴片部位用细砂纸打磨去除氧化层，打磨方向应与应变片丝栅方向成45°左右。
（如何确定45°方向？）（2）用脱脂棉棒蘸丙酮或无水乙醇将贴片部位擦洗干净，将应变片粘贴面擦洗干净。
（3）确定好45°方向（45°？），用502胶水滴在应变片粘帖面，用手指放在指定部位。
贴片时应在应变片上面覆盖一张聚乙烯薄膜，用手指均匀地滚压，将多余的粘贴剂和气泡挤出。
要求达到胶层均匀无气泡，位置准确。
（4）分别连接好测量导线和补偿导线，将补偿电阻与测量片置于同一温度环境下。