残余应力
残余应力的概念与残余应力的产生
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。
(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）。
残余应力测试原理
残余应力测试原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊残余应力测试原理。
这玩意儿啊，就像是我们生活中的一个小秘密，藏在各种材料里，等着我们去揭开它的神秘面纱呢！
你想想看，那些我们平常接触到的金属啊、塑料啊啥的，它们可不是随随便便就长成那样的。
就好像我们人一样，经历过一些事情后，心里可能就会留下一些痕迹，这些材料在制造和加工的过程中也会产生一些“内心的小情绪”，这就是残余应力啦！
那怎么去发现这些“小情绪”呢？这就得靠残余应力测试啦！这就好比我们要去了解一个人的心情，得通过观察他的表情、行为啥的。
残余应力测试也是这样，通过一些特别的方法和工具，去探测材料内部的情况。
比如说有一种方法叫 X 射线衍射法，这就好像是给材料照了个特别的“X 光”，能看到它内部结构的细微变化。
是不是很神奇？还有其他的方法，就像我们有不同的方式去了解一个人一样，各有各的特点和用处。
咱再打个比方，残余应力就像是隐藏在材料身体里的小怪兽，我们得用合适的武器去把它找出来。
如果我们不了解它，说不定哪天这小怪兽就会跑出来捣乱，让材料出问题呢！
你说这残余应力测试重要不重要？那肯定重要啊！要是没有它，我们怎么能知道材料是不是“心里健康”呢？怎么能放心地用它们去制造各种东西呢？
而且啊，这残余应力测试原理也不是那么难理解的。
就像我们学骑自行车一样，一开始可能觉得有点难，但只要多试试，多琢磨琢磨，慢慢就会了呀！
你看，科学其实并不神秘，残余应力测试原理也不例外。
它就在我们身边，等着我们去发现，去探索呢！我们可不能小瞧了这些看似普通的东西，说不定哪天它们就能给我们带来大惊喜呢！所以啊，大家都要好好去了解了解残余应力测试原理哦，这可是很有意义的事情呢！。
mises应力 残余应力
mises应力残余应力
Mises应力和残余应力是材料力学中的两个重要概念。
首先，让我们来看看Mises应力。
Mises应力是由奥地利工程师冯·密塞斯（von Mises）提出的一种应力表示方法，用于描述材料在复杂应力状态下的变形行为。
在材料受到复合应力时，不同方向上的应力会相互影响，而Mises应力则是通过综合考虑这些应力分量，得出一个等效应力来描述材料的变形行为。
这种等效应力能够更准确地预测材料的屈服和变形行为，因此在工程设计和材料评估中得到了广泛的应用。
接下来，我们来谈谈残余应力。
残余应力是指材料在经历了外部加载后，去除加载后仍然存在的应力状态。
这种应力状态可能是由于材料的非均匀性、加工过程中的变形、热处理等原因造成的。
残余应力对材料的性能和稳定性都会产生影响，因此在工程实践中需要对残余应力进行充分的考虑和分析。
残余应力的存在可能导致材料的疲劳寿命缩短、裂纹的产生和扩展，因此在材料加工和使用过程中需要采取相应的措施来减轻残余应力的影响。
综上所述，Mises应力和残余应力都是材料力学中非常重要的概念，它们对材料的性能和行为都有着重要的影响。
在工程设计和
材料应用中，需要充分理解和考虑这两个概念，以确保材料在使用过程中能够发挥最佳的性能和稳定性。
《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。
残余应力符号
残余应力符号【原创实用版】目录1.残余应力的定义和产生原因2.残余应力符号的表示方法3.残余应力符号的计算和应用4.残余应力符号在工程中的重要性正文一、残余应力的定义和产生原因残余应力是指在物体受到外力作用后，当外力去除后仍然存在于物体内部的应力。
这种应力是由于物体在受到外力作用时，内部发生变形，当外力去除后，物体不能完全恢复到原来的形状而产生的。
残余应力的产生原因主要有以下几点：1.制造过程中的残余应力：在制造过程中，由于焊接、锻造、热处理等工艺的影响，物体内部会产生残余应力。
2.工程结构的残余应力：在建筑、桥梁、机械等工程结构中，由于设计、施工、使用过程中的各种因素，会产生残余应力。
3.外力作用下的残余应力：在物体受到外力作用时，如果外力超过物体的屈服强度，物体就会发生塑性变形，从而产生残余应力。
二、残余应力符号的表示方法残余应力符号一般用σr 表示，其中σ表示应力，r 表示残余。
残余应力符号可以用来表示物体内部各个点的残余应力大小和方向。
在实际应用中，通常需要根据物体的材料、形状、受力情况等因素，通过理论分析和实验测试，来确定残余应力符号的具体数值。
三、残余应力符号的计算和应用残余应力符号的计算一般采用弹性力学的方法，主要包括以下步骤：1.建立物体的弹性模型，分析受力情况；2.根据胡克定律，计算物体的应力分布；3.计算残余应力，确定残余应力符号。
残余应力符号在工程中有着广泛的应用，例如：1.在制造过程中，通过控制残余应力符号，可以提高产品的质量和使用寿命；2.在工程结构中，通过分析残余应力符号，可以评估结构的安全性和稳定性；3.在材料科学研究中，通过研究残余应力符号，可以深入了解材料的力学性能和变形规律。
四、残余应力符号在工程中的重要性残余应力符号在工程中具有重要的意义，它可以帮助工程师了解物体内部的应力分布情况，从而提高工程结构的安全性和稳定性。
同时，通过控制残余应力符号，可以提高产品的质量和使用寿命，降低工程成本。
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。
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.残余应力对注塑件的影响4.减少残余应力的方法5.总结正文：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，广泛应用于日常生活、工业生产等领域。
由于注塑件的制造工艺和材料性能等因素，其在使用过程中可能会产生一种现象，即残余应力。
二、残余应力的定义和产生原因残余应力是指在注塑件加工和使用过程中，由于内外应力不平衡而残留在制品内部的应力。
残余应力的产生原因主要有以下几点：1.注塑成型过程中的温度分布不均，导致内外冷却速度不同，从而产生应力。
2.注塑件的结构设计不合理，导致应力集中。
3.材料性能和工艺参数的波动，使得注塑件的应力分布不均。
4.后处理工艺不当，如焊接、热处理等，也会导致残余应力的产生。
三、残余应力对注塑件的影响残余应力对注塑件的性能和使用寿命产生重要影响，主要表现在以下几个方面：1.降低注塑件的强度和刚度，影响其使用性能。
2.促使注塑件变形和开裂，影响其外观和功能。
3.加速注塑件的老化，降低其使用寿命。
4.影响注塑件的疲劳性能和蠕变性能，可能导致在使用过程中出现意外损坏。
四、减少残余应力的方法为了提高注塑件的性能和使用寿命，需要采取措施减少残余应力：1.优化注塑件的结构设计，避免应力集中。
2.合理选择材料和工艺参数，保证注塑件的应力分布均匀。
3.控制注塑成型过程中的温度分布，使内外冷却速度趋于一致。
4.采用适当的后处理工艺，避免产生新的残余应力。
5.对注塑件进行热处理或退火处理，以消除残余应力。
五、总结注塑件残余应力是由于加工和使用过程中内外应力不平衡而产生的，对注塑件的性能和使用寿命具有重要影响。
残余应力原理
残余应力原理
残余应力是指材料或构件在制造过程中形成的内部应力，这些应力在加工、热处理、焊接、冷却等工艺过程中产生，并且在工艺结束后保留在材料或构件中。
残余应力对材料的性能和行为具有重要影响，因此了解和管理残余应力对于确保材料和构件的安全性和可靠性至关重要。
残余应力的形成是由于材料内部存在非均匀的应变分布或材料结构的变化，导致各个部分之间存在应力差异。
这些应力差异可以通过各种因素引起，如材料的收缩、膨胀、塑性变形、相变等。
残余应力的形成和分布可以通过残余应力原理来解释。
残余应力原理包括以下几个要点：
1. 弹性变形：材料在受到外部载荷或热处理等因素作用时，会发生弹性变形。
弹性变形会导致材料内部的应力分布，当外部载荷消失或工艺结束后，部分应力会被保留下来形成残余应力。
2. 塑性变形：材料在受到外部载荷时，可能会发生塑性变形。
塑性变形会引起材料内部的应力重新分布，当外部载荷消失后，部分应力会被保留下来形成残余应力。
3. 热应力：材料在受到热膨胀或热收缩等热载荷时，会发生热应力。
热应力会导致材料内部的应力分布不均匀，当温度变化或热载荷消失后，部分应力会保留下来形成残余应力。
4. 相变应力：材料在相变过程中可能发生相变应力。
相变应力会导致材料内部的应力分布，当相变完成后，部分应力会被保留下来形成残余应力。
了解和分析残余应力的分布和大小对于材料和构件的设计、制造和使用具有重要意义。
在工程实践中，常采用各种测量和分析方法来评估和控制残余应力，以确保材料和构件的性能和可靠性。
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
残余应力：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，是固有应力的一种。
材料在外力作用下发生不均匀塑性变形后，除去外力，会有残余应力。
固有应力:凡是没有外部作用，物体内部保持平衡的应力。
原因:金属在外力作用下的变形是不均匀的,有的部位变形量大,而有的部位小,它们相互之间又是互相牵连在一起的整体,这样在变形量不同的各部位之间就出现了一定的弹性应力-----当外部因素的作用除去后，在物体内保持平衡而存在。
就是所谓的残余应力.
弹性形变：在外部荷载的作用下，物体发生形变，当去除外部荷载，物体又恢复原状的形变。
塑性形变：在外部荷载的作用下，物体发生形变，当去除外部荷载，物体不能恢复原状的形变。
确切一点，当材料在超过弹性极限的应力作用下，产生的形变在外部荷载取出后不能全部恢复，其中恢复的部分叫弹性形变，没有恢复的那部分叫塑性形变。
塑性形变的机理：
材料由于多种原因，内部分子或原子结构会存在各种缺陷，当受到较大外部荷载作用时，就会发生不均匀形变，本来相互牵连在一起的稳定整体，在形变量不同的部位之间就会产生相互平衡的弹性应力，这种应力在外部作用除去后不会消失，称作残余应力。
而正是残余应力使得形变不能恢复。
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。
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！。
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）。
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。
第10讲残余应力ppt
变形程度和残余应力能量的关系曲线 1.第一、第二及第三种残余应力总能的变化曲线；2.第一种残余应力能量变化曲线；3.第二及第三种残余应力总能量变化曲线
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第五章 塑性变形的不均匀性
主要内容 Main Content 变形不均匀的基本概念 变形不均匀的原因 减小变形不均匀的措施 残余应力
蔑柏肛褒抹基幌肋内寿半惟哭染壮矽诗越坤累季睛已步刮龄诡浙缠吩走准第10讲残余应力ppt第10讲残余应力ppt
5.4 残余应力
残余应力的概念 变形条件对残余应力的影响 残余应力引起的后果 减小残余应力影响的措施 残余应力的测定方法
变形与钻孔横断面积关系
买债唐杀匝踌兵滓粱丰靡殃厌吏畔碾震妄荧忻困介寝毡坎器羚御隘饥足缮第10讲残余应力ppt第10讲残余应力ppt
纵向应力 切向应力 径向应力 式中
F
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变形条件对残余应力的影响
残余应力与附加应力一样也同样受到变形条件的影响。其中主要是变形温度、变形速度、变形程度、接触摩擦、工具和变形物体形状等等。
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变形温度
在确定变形温度的影响时应注意到在变形过程中是否有相变存在。若在变形过程中出现双相系时，将会引起第二种附加应力的产生，从而使残余应力增大。 但在一般情况下，当变形温度升高时，附加应力以及所形成的残余应力减小。温度降低时，出现附加应力和从而出现残余应力的可能增大。因此，即使是对单相系金属也不允许将变形温度降低到某一定值以下。 在变形过程中温度的不均匀分布是产生极大附加应力的一个原因，自然也是产生极大残余应力的一个原因。如果变形过程在高于室温条件下完成时，具有某一数值的残余应力时，则此残余应力会因物体冷却到室温而增加。
残余应力
残余应力的产生第一章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。
残余应力和残余应变
残余应力和残余应变
残余应力和残余应变是材料在经历了外部力作用后仍然保留的内
部应力和应变。
残余应力是指在去除外部载荷后材料内部仍存在的自
发应力。
这种应力是材料内部结构发生变化、晶格畸变或原子重新排
列导致的。
残余应变是指去除外部载荷后材料内部仍存在的自发应变。
这种应变与材料的形变行为、原子排列以及晶体结构有关。
残余应力
和残余应变对材料的物理性能和力学性能都会产生影响，因此在材料
设计和工程应用中需要进行合理的控制和评估。
残余应力测试报告
残余应力测试报告1. 引言残余应力是物体在经历了外力作用后，消除外力作用后仍然存在的内部应力状态。
残余应力测试是一种评估材料或构件内部应力状况的方法，对于判断材料的工艺性能以及结构的可靠性具有重要意义。
本报告旨在对进行残余应力测试的方法、测试结果以及结论进行详细的描述。
2. 测试方法在本次残余应力测试中，我们使用了非破坏性测试方法进行测试，具体测试方法如下：1.X射线衍射法：X射线衍射法是一种常用的测试方法，可通过测量材料中的晶体结构来估计残余应力的大小和分布。
在测试中，我们使用了X射线衍射仪对待测试材料进行扫描，并分析衍射图谱来获得残余应力的信息。
2.中子衍射法：中子衍射法与X射线衍射法相似，但使用的是中子束而不是X射线束。
中子具有与材料发生相互作用时不同于X射线的特性，因此中子衍射法可以提供不同的测试结果。
我们在本次测试中也使用了中子衍射法来对测试样品进行分析。
3.光栅法：光栅法是一种基于光学原理的残余应力测试方法。
通过测量材料表面反射光的偏移来获得残余应力的信息。
在测试中，我们使用了专用的光栅仪器来对测试样品进行测试。
3. 测试结果经过以上测试方法的应用，我们获得了如下的测试结果：1.X射线衍射法：通过X射线衍射仪对样品进行测试后，我们得到了样品不同区域的衍射图谱。
进一步分析衍射图谱，我们获得了样品中的残余应力分布情况。
测试结果显示，在样品的表面以及深入一定厚度的地方都存在着不同程度的残余应力。
2.中子衍射法：使用中子衍射仪器对样品进行测试后，我们得到了样品的中子衍射图谱。
通过分析图谱，我们发现样品的不同位置存在着不同的残余应力大小。
尤其是在样品的焊接处以及表面附近的区域，残余应力较高。
3.光栅法：通过光栅仪器对样品进行测试，我们观察到样品表面的光栅条纹发生了偏移。
根据光栅条纹的偏移情况，我们可以推测样品的残余应力分布情况。
测试结果显示，在样品的边缘处以及焊接部位都存在着较大的残余应力。
4. 结论根据以上测试结果，我们得出了以下的结论：1.测试样品在进行加工和焊接过程中产生了残余应力，并且这些残余应力在不同区域存在着差异。
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减小材料在加工和处理过程中所产生的不均 匀变形；
对加工件进行热处理；
进行机械处理。
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Lesson Ten
减小不均匀变形
正确选定变形的温度－速度制度 减小金属表面上的外摩擦 合理设计加工工具形状 尽可能保证变形金属的成分及组织均匀 ……
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Lesson Ten
侵蚀试样所用的溶液，对于含锡青铜可用水 银及含水银的盐类，对于钢可用弱碱及硝酸 盐类。
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Lesson Ten
在判断应力的形式时，若出现横向裂纹，则 可认为是纵向应力作用的结果，若出现纵向 裂纹，可认为是横向应力作用的结果。在实 际中准确地确定裂纹出现的时间比较困难， 不过与其它机械法相比较，还是可以定性地 看出破裂时间与残余应力的关系。
X射线法
Lesson Ten
在X射线法中可包括有劳埃法和德拜法。
在劳埃法中可根据干扰斑点形状的变化来定 性地确定残余应力。当无残余应力存在时， 各干扰斑点呈点状分布。有残余应力时，各 干扰斑点伸长，呈“星芒”状。
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Lesson Ten
铝晶体的劳埃图
（a）铝晶体未变形的劳埃图；（b）铝晶体塑性变形后的劳埃图
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Lesson Ten
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Lesson Ten
根据公式
1 r 和 2 r 绘制这些数值与钻孔剖面积F的关系曲线。
并用作图法求出此曲线上任一点的导数
d1 和 d 2 。
dF
dF
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Lesson Ten
变形与钻孔横断面积关系
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Lesson Ten
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Lesson Ten
这种方法仅使工件产生表面变形，所以在变 形中，于工件表面层中产生附加压应力，在 工件中层产生附加拉应力。可见，此方法只 能减小第一种残余应力，且只当工件表面层 中具有残余拉应力时才能适用。
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Lesson Ten
表面层中具有残余拉应力的板材经表面辗压后，其 残余应力大为减小。在一定限度内，表面变形越大， 残余应力减小得越多。
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变形程度
Lesson Ten
随着变形程度的增加，第一种附加应力，亦即残余应力 开始急剧增加。当塑性变形达到20～25％时，应力达到 最大值。当变形继续增加时，此应力将开始减小，并当 变形程度超过52～65％时，应力几乎接近于零。变形程 度的这种影响是指在低于0.3对应温度条件下进行的变形 而言。当温度升高时，在较大的变形程度下才能使第一 种残余应力达到最大值，并在高于60～70％的变形条件 下，此应力也未降低到零。
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Lesson Ten
＋ － ＋
板材裁剪后的变形
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Lesson Ten
使零件的使用寿命缩短
因残余应力本身是相互平衡的，所以当具有 残余应力的物体受载荷时，在物体内有的部 分的工作应力为外力所引起的应力与此残余 应力之和，有的部分为其差，这样就会造成 应力在物体内的分布不均。此时工作应力达 到材料的屈服强度时，物体将会产生塑性变 形；达到材料的断裂强度时，物体将会产生 断裂，从而缩短了零件的使用寿命。
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Lesson Ten
降低了金属的塑性加工性能 当具有残余应力的物体继续进行塑性加工时，
由于残余应力的存在可加强物体内的应力和 变形的不均匀分布，使金属的变形抗力升高， 塑性降低。
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降低金属的耐蚀性以及冲击韧性和疲劳强度 等。
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变形温度
Lesson Ten
在确定变形温度的影响时应注意到在变形过程中是否有 相变存在。若在变形过程中出现双相系时，将会引起第 二种附加应力的产生，从而使残余应力增大。
但在一般情况下，当变形温度升高时，附加应力以及所 形成的残余应力减小。温度降低时，出现附加应力和从 而出现残余应力的可能增大。因此，即使是对单相系金 属也不允许将变形温度降低到某一定值以下。
对加工件进行热处理
物体内存在的残余应力可用退火、回火等方式来减 小或消除。
第一种残余应力可在回火中大大减小。在许多情况 下，残余应力只存在再结晶时才能完全消除。因之， 为完全消除残余应力，需要较高的温度，有时也需 要较长的退火时间。这样就有可能引起晶粒大小产 生很大的变化和力学性能的改变。
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黄铜捧在辗平前后的残余应力分布图
a－纵向应力；b－切向应力；c－径向应力 (实线为拉制铜捧的残余攻力；虚线表示铜棒在碾平后的残余应力)
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残余应力的测定方法
Lesson Ten
研究金属物体内残余应力的主要方法： 机械法 化学法 X光法
化学法基本是定性的测定，定量性差，也需 要专门的试样。
X射线法是一种“非破坏性”的测定方法， 它能够定量的测出物体内的残余应力。但此 方法仅适用于能够给出较清晰敏锐的衍射线 条的某些材料，并由于X射线的透射能力较 小，只能探明物体接近表面部分的情况。
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Lesson Ten
虽然残余应力是变形完毕后保留在物体内的 附加应力，但并不是所有的约束位能都用于 形成残余应力，而是有部分位能在塑性变形 中由于软化而被释放。因此，残余应力的位 能应小于在整个塑性变形过程中用于形成附 加应力的位能。
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Lesson Ten
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用化学侵蚀法及机械方法实验冷轧 黄铜残余应力的比较曲线
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另一种化学方法是，将试样吊浸在适当的溶 液里，隔一定时间来称其重量。这样就可以 得到一个重量减小量与经过时间的关系曲线。 与标准曲线相比较，以判定残余应力的大小。 所得到的曲线的位置比标准曲线越高，则表 示物体内的残余应力越大
残余应力是由附加应力变化而来，所以残余 应力也是相互平衡的。并与附加应力相对应， 残余应力也分为第一种、第二种和第三种残 余应力。
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变形条件对残余应力的影响
Lesson Ten
残余应力与附加应力一样也同样受到变 形条件的影响。其中主要是变形温度、 变形速度、变形程度、接触摩擦、工具 和变形物体形状等等。
变形程度对第二种和第三种残余应力的影响则是另一种 情况。这些残余应力的数值将随变形程度的增加而增大， 而且对于双相系和多相系，比对单相系提高得更强烈。
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Lesson Ten
变形程度和残余应力能量的关系曲线
1.第一、第二及第三种残余应力总能的变化曲线；2.第一种残余应力 能量变化曲线；3.第二及第三种残余应力总能量变化曲线
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Lesson Ten
用称重法测定残余应力的 试验曲线
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Lesson Ten
化学方法对于测定金属丝，薄条等类型的工 件内的残余应力是十分合适的。同时定性地 来比较在不同的压力加工制度和热处理制度 中所出现的残余应力的大小也是很有用的残余应力影响的措施
Lesson Ten
残余应力是由附加应力的变化而来，其根本 原因就是物体产生了不均匀变形，使在物体 内出现了相互平衡的内力。因此，残余应力 不仅产生在塑性加工过程中，而且也产生在 不均匀加热、冷却、淬火和相变等过程中。
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减小或消除残余应力的方法
Lesson Ten
纵向应力
p
E' (F0
F) d 1 dF s
1
切向应力
t
E' (F0
F ) d2 dF
F0 F 2F
2
径向应力
t
E'
F0 2F
F
2
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式中 E' E
1 r2
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化学法
Lesson Ten
化学法是定性研究残余应力的一种方法。此 方法是将试样浸入到适当的溶液中，测量出 自开始侵蚀到发现裂纹的经过时间，按此经 过的时间来判断残余应力的大小。
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残余应力引起的后果
Lesson Ten
引起物体尺寸和形状的变化
当在变形物体内存在残余应力时，则物体将 会产生相应的弹性变形或晶格畸变。若此残 余应力因某种原因消失或其平衡遭到破坏， 此相应的变形也将发生变化，引起物体尺寸 和形状改变。
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对于对称形的变形物 体来讲，仅发生尺寸 的变化，形状可保持 不变。例如，当用表 面层具有拉伸残余应 力和心部具有压缩残 余应力的棒材坯料在 车床上车成圆柱形工 件时，切削后由于具 有拉伸残余应力的表 面层被车削掉，成品 工件的长度将有所增 加。
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Lesson Ten
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Lesson Ten
若加工件是不对称的，则物体除尺寸变化外， 还可能发生形状的改变。
引起残余应力的消失或减小的原因，除机械 加工外还有时间的延长等因素。有时，具有 残余应力的物体在热处理过程中，或受到冲 击后也会发生尺寸和形状的变化。
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机械法
Lesson Ten
用此方法可测定棒材、管材等一类物体内的 残余应力，其精确度可达每平方厘米内几千 克。