关于残余应力的基本概念.ppt
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。
残余应力符号
残余应力符号
摘要：
1.残余应力的定义和概念
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.残余应力符号的重要性和影响
正文：
1.残余应力的定义和概念
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，内部发生的变形和应力分布不均匀所导致的。
在工程领域，残余应力的存在可能会对结构的稳定性和安全性产生重要影响。
2.残余应力符号的表示方法
残余应力符号通常用σr 表示，其中σ表示应力，r 表示残余。
在实际应用中，残余应力符号可以用来表示物体内部各个点的残余应力值。
残余应力符号的表示方法有助于工程师更好地理解和分析残余应力的分布规律和变化趋势。
3.残余应力符号的计算和应用
计算残余应力符号通常需要采用一定的数值分析方法，例如有限元分析（FEA）等。
通过数值分析方法，可以计算出物体内部各个点的残余应力符号，并根据这些数据进行分析。
残余应力符号在工程领域中有广泛的应用，例如在航空航天、建筑结构、机械制造等领域。
通过分析残余应力符号，工程师可以判断结构的安全性和稳
定性，并采取相应的措施来减小残余应力，提高结构的使用寿命和安全性。
4.残余应力符号的重要性和影响
残余应力符号的重要性在于它可以帮助工程师了解物体在受到外力作用后的内部应力分布情况。
这种信息对于判断结构的安全性和稳定性至关重要。
在某些情况下，残余应力可能导致结构的疲劳损伤和失效，因此分析残余应力符号对于防止结构失效和提高工程质量具有重要意义。
关于残余应力的基本概念3
多相多晶体材料在宏观上表现出“伪各向同性”。 在微区，由于晶界的存在和晶粒的不同取向，弹塑 性变形总是不均匀的。
各 向 异 性 引 起 内 应 力 的 示 意 图
不均匀材料中由于各向异性引起内应力的情况如图所示。
左图为拉伸至一定的应变水平后卸载，因为E不同、σs不同 、n不同所造成的结果。 右图为拉伸至一定的应力水平后卸载，因为E不同、σs不同 、n不同及εp所造成的结果。
在平径角为φ的截面内材料表 面法线成Ψ角方向的应变εφ,ψ与 主应变的关系是：
图7 描述应力状态和应变状态的坐标系
εφ,ψ=ε1sin2Ψcos2φ+ε2sin2Ψsin2φ+ε3cos2Ψ
（9）
利用广义虎克定律，可得
εφ,ψ=[（1+ν）/E]（σ1cos2φ+σ2sin2φ-σ3）sin2Ψ
-（ν/E）（σ1+σ2）+σ3/E
Аксенов认为， εJψ=0°=εz εJψ=εψ
②晶体的X射线衍射基础
图4 布拉格选择反射条件示意图
i)布拉格方程 当一束强度为I。的X射线以掠
射角θ。照射到一个无应力的 晶体上，若相邻两个原子面散 射的X射线的光程差正好等于波 长λ的整数倍。
2D。sinθ。=nλ （6） 则在对称于晶面法向Np的相同角 度θ。处会出现一束强度为I的 衍射线（又称反射线或干涉 线）。
（1） （2） （3）
①宏观应变和晶格应变的概念
定 义 晶 格 应 变 的 示 意 图
材料的微观应变： 受力后多晶体中各个晶粒的某一晶面间距的变化与各个晶粒的不同取向有关。
εJψ=0°=（Dψ=0°-D。）/D。
(4)
残余应力 表面张力-概述说明以及解释
残余应力表面张力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:本文将详细探讨残余应力和表面张力这两个与材料性质和力学行为相关的重要概念。
残余应力是指在材料内部存在的一种应力状态，表征了物体负荷之后在去除载荷后剩余的应力。
而表面张力是液体表面处存在的一种特殊力，使得液体表面呈现出收缩的趋势，使液体分子聚集在一起形成液体的表面膜。
在本文中，我们将首先对残余应力进行详细的介绍。
残余应力可能源自材料制备过程中的热应力、冷却应力、加工应力等，它们会对材料的性能和稳定性产生重要影响。
我们将着重讨论残余应力的产生机制和对材料性能的影响，同时还会介绍一些常见的残余应力检测方法。
其次，我们将探讨表面张力的概念和作用。
表面张力是液体分子间相互作用力的结果，是造成液体表面紧缩的力。
我们将详细讨论表面张力的产生原理、表征方法以及在液体行为中的重要作用，如液体的凝聚现象、液体的形状和液滴的稳定性等。
最后，我们将探讨残余应力与表面张力之间的关系。
尽管它们是两个不同的概念，但从分子层面来看，它们都涉及到材料内部或表面分子间相互作用力的存在。
我们将探讨如何通过调控残余应力来影响表面张力，并且通过实例分析展示二者之间的关系。
通过对残余应力和表面张力的深入研究，我们可以更好地理解不同材料的行为和性能，从而指导材料的制备和应用。
同时，对于了解材料的疲劳性能、形变行为以及液体的稳定性等方面也具有重要意义。
因此，对于残余应力和表面张力的研究具有重要的理论和实践意义。
通过本文的研究，我们希望能够揭示残余应力和表面张力之间的关系，并为相关领域的研究和应用提供有益的启示。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以写成如下形式:1.2 文章结构本篇长文主要分为三个部分：引言、正文和结论。
每个部分都有相应的小节，具体的内容安排如下：引言部分将对本文的主题进行概述，说明残余应力和表面张力的概念以及它们在材料科学中的重要性。
同时，引言部分将介绍本文的目的，即通过对残余应力与表面张力关系的探讨，揭示它们对材料性能的影响，并为相关研究提供启示。
第十讲残余应力ppt课件共87页文档
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
87
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
第十讲残余应力ppt课件
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁嗟身后来自名，于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
残余应力
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
30
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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关于残余应力的基本概念3
图7 描述应力状态和应变状态的坐标系
εφ,ψ=ε1sin2Ψcos2φ+ε2sin2Ψsin2φ+ε3cos2Ψ
（9）
利用广义虎克定律，可得
εφ,ψ=[（1+ν）/E]（σ1cos2φ+σ2sin2φ-σ3）sin2Ψ
-（ν/E）（σ1+σ2）+σ3/E
为此，X射线应力测定基本方程（15）中必须代之以所谓X射线弹性常数（1/2）S2（hkl） 和S1 （hkl） ，（hkl）为产生衍射的晶面的面指数。与此相应X射线应力常数表达式(22)应 改写为
K=[（1/2）S2（hkl）]·（-1/2）cotθ。·（π/180）
（24）
X射线弹性常数（及X射线应力常数）考虑了晶体弹性各向异性对测试结果的影响，在 X射线应力测定中具有很重要的意义。为了获得它，可通过实验标定或理论计算两种途径 获得。
根据弹性力学求得。 – 从X射线法测得的晶格应变可推知宏观应力。
①宏观应变和晶格应变的概念
单轴应力状态下的宏观应变是：
ε ε x=(X-X。)/X。=σx/E= ψ=90° ε ε z=(Z-Z。)/Z。=(-ν/E) σx= ψ=0° εψ={[(1+ν)/E]sin2Ψ-(ν/E)} σx
定 义 晶 格 应 变 的 示 意 图
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射线衍射现象具
有不同的影响也将内应力分为三类。 1973年 Macherauch提出了新的内应力模型
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。
X射线衍射测定残余应力
机电工程学院电子课堂本栏目内容仅供教学参考，未得到作者同意不得用于其它目的第一章 X射线衍射分析§1-6宏观残余应力的测定残余应力的概念：残余应力是指当产生应力的各种因素不复存在时，由于形变，相变，温度或体积变化不均匀而存留在构件内部并自身保持平衡的应力。
按照应力平衡的范围分为三类：第一类内应力，在物体宏观体积范围内存在并平衡的应力，此类应力的释放将使物体的宏观尺寸发生变化。
这种应力又称为宏观应力。
材料加工变形（拔丝，轧制），热加工（铸造，焊接，热处理）等均会产生宏观内应力。
第二类内应力，在一些晶粒的范围内存在并平衡的应力。
第三类内应力，在若干原子范围内存在并平衡的应力。
通常把第二和第三两类内应力合称为“微观应力”。
下图是三类内应力的示意图，分别用sl,sll,slll表示。
构件中的宏观残余应力与其疲劳强度，抗应力腐蚀能力以及尺寸稳定性等有关，并直接影响其使用寿命。
如焊接构件中的残余应力会使其变形，因而应当予以消除。
而承受往复载荷的曲轴等零件在表面存在适当压应力又会提高其疲劳强度。
因此测定残余内应力对控制加工工艺，检查表面强化或消除应力工序的工艺效果有重要的实际意义。
测定宏观应力的方法很多，有电阻应变片法，小孔松弛法，超声波法，和X射线衍射法等等。
除了超声波法以外，其它方法的共同特点都是测定应力作用下产生的应变，再按弹性定律计算应力。
X射线衍射法具有无损，快速，可以测量小区域应力等特点，不足之处在于仅能测量二维应力，测量精度不十分高，在测定构件动态过程中的应力有一些困难。
1-4-1 X射线宏观应力测定的基本原理测量思路：金属材料一般都是多晶体，在单位体积中含有数量极大的，取向任意的晶粒，因此，从空间任意方向都能观察到任一选定的{hkl}晶面。
在无应力存在时，各晶（如下图所示）。
粒的同一{hkl}晶面族的面间距都为d当存在有平行于表面的张引力（如σφ）作用于该多晶体时，各个晶粒的晶面间距将发生程度不同的变化，与表面平行的{hkl)（ψ=0o）晶面间距会因泊松比而缩小，而与应力方向垂直的同一{hkl)（ψ=90o）晶面间距将被拉长。
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。
X射线衍射测定残余应力
机电工程学院电子课堂本栏目内容仅供教学参考，未得到作者同意不得用于其它目的第一章 X射线衍射分析§1-6宏观残余应力的测定残余应力的概念：残余应力是指当产生应力的各种因素不复存在时，由于形变，相变，温度或体积变化不均匀而存留在构件内部并自身保持平衡的应力。
按照应力平衡的范围分为三类：第一类内应力，在物体宏观体积范围内存在并平衡的应力，此类应力的释放将使物体的宏观尺寸发生变化。
这种应力又称为宏观应力。
材料加工变形（拔丝，轧制），热加工（铸造，焊接，热处理）等均会产生宏观内应力。
第二类内应力，在一些晶粒的范围内存在并平衡的应力。
第三类内应力，在若干原子范围内存在并平衡的应力。
通常把第二和第三两类内应力合称为“微观应力”。
下图是三类内应力的示意图，分别用sl,sll,slll表示。
构件中的宏观残余应力与其疲劳强度，抗应力腐蚀能力以及尺寸稳定性等有关，并直接影响其使用寿命。
如焊接构件中的残余应力会使其变形，因而应当予以消除。
而承受往复载荷的曲轴等零件在表面存在适当压应力又会提高其疲劳强度。
因此测定残余内应力对控制加工工艺，检查表面强化或消除应力工序的工艺效果有重要的实际意义。
测定宏观应力的方法很多，有电阻应变片法，小孔松弛法，超声波法，和X射线衍射法等等。
除了超声波法以外，其它方法的共同特点都是测定应力作用下产生的应变，再按弹性定律计算应力。
X射线衍射法具有无损，快速，可以测量小区域应力等特点，不足之处在于仅能测量二维应力，测量精度不十分高，在测定构件动态过程中的应力有一些困难。
1-4-1 X射线宏观应力测定的基本原理测量思路：金属材料一般都是多晶体，在单位体积中含有数量极大的，取向任意的晶粒，因此，从空间任意方向都能观察到任一选定的{hkl}晶面。
在无应力存在时，各晶（如下图所示）。
粒的同一{hkl}晶面族的面间距都为d当存在有平行于表面的张引力（如σφ）作用于该多晶体时，各个晶粒的晶面间距将发生程度不同的变化，与表面平行的{hkl)（ψ=0o）晶面间距会因泊松比而缩小，而与应力方向垂直的同一{hkl)（ψ=90o）晶面间距将被拉长。
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。
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！。
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。
残余应力知识学习汇总
残余应力的测量方法：超声法
超声波在介质中传播时具有声弹效应，即Fra bibliotek料中的内应力会影
响超声波的传播速率，其大小与材料组织，内应力状态，超声波波
型，传播方向等有关。因此可以根据超声波在试样中传播速率的变
化得到试样的应力分布。
在各向同性材料、小变形、平面应力状态下，超声偏振横波以
及超声纵波在垂直于平面应力作用面的传播速率与主应力之间存在
min
E(3 1) 2a(1 )
E 2b
(3 1)2 (3 1 2 2 )2
····(4)
1 arctan(3 1 2 2 )
2
3 1
式中 max 为最大主应力， min为最小主应力，且 max与 min的夹角
为90°；β为1号应变栅与 max沿顺时针方向的夹角。
应变计介绍
残余应力的消除
一 自然时效 它是把构件露天放置于室外，经过几个月至几年的风吹、日晒、
雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力，长期积 累使构件发生细微的收缩和膨胀‚逐渐积累造成金属晶格缓慢滑移‚并 最终达到释放残余应力的目的。
二 热时效（去应力退火法） 物体内存在的残余应力可用退火、回火等热处理的方式来减小
这是由于工件在热加工过程中的不均匀塑性变形和不均匀体积 变化而产生的。主要包括热的作用产生的不均匀塑性变形和相变 或沉淀析出引起的体积变化。 三 化学变化产生的残余应力
这种残余应力是由于从构件表面向内部扩展的化学或物理化 学的变化产生的。
残余应力对材料性能的影响
残余应力对材料的影响主要有对材料疲劳强度的影响和对工 件尺寸稳定性的影响以及工件加工精度的影响。
应变花介绍
根据应变计粘贴位置的不同，可将应变花分为A、B、C型应变花。
X射线晶体学 第12章 残余应力测量 图文
主应力（或主应变）与分量的关系。 为求出式中的斜率M，至为0°~45°法； 也可以使用四点法，即0°、15°、30°、45°；
或者采用六点法，即0°、0° 、15°、30°、45°、45°。这是因为
回火(包括稳定化处理等）和振动时效(Vibration Stress Relief，简称VSR)是目前常用且比较有效的消除残余应 力的方法。
若对存在残余应力的试件加热，则残余应力将随加热温 度的升高而不断降低。
当回火温度超过500℃时，各种碳钢的淬火残余应力基本 上接近于零。
对那些合金元素较多，回火稳定性好的钢则需加热到更 高的温度，具体温度可查阅有关手册。
第二类应力是平衡于晶粒尺寸范围内的应力，相当于各个 晶粒尺度范围（或各晶粒区域）的内应力的平均值，可归 结为各个晶粒或晶粒区域之间的变形不协调性。这类应力 通常使x射线衍射谱线展宽（也可能使衍射谱线位移）。
第三类应力是平衡于单位晶胞内的应力，是局部存在的内 应力，围绕着各个晶粒的第二类应力值的波动。对晶体材 料而言，它与晶格畸变和位错组态相联系。这类应力使X射 线衍射强度下降。
通过加热来消除残余应力的方法适用于各种形状的工件， 但大型工件受加热炉炉膛尺寸的限制，可以采用机械加 工的方法，如喷砂喷丸处理，使工件表层由拉应力改变 为压应力，提高工件抗应力腐蚀性能。
2. 残余应力的测量原理
X射线应力测定的基本原理由俄国学者AKCEOИOB于 1929年提出，它的基本思路是，一定应力状态引起的材 料的晶格应变和宏观应变是一致的。
晶格应变可以通过X射线衍射技术测出；宏观应变可根 据弹性力学求得，因此从测得的晶格应变可推知宏观应 力。
日本成功设计出的X射线应力测定仪对于残余应力测试 技术的发展作了巨大贡献。
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左图为拉伸至一定的应变水平后卸载，因为E不同、σs不同 、n不同所造成的结果。 右图为拉伸至一定的应力水平后卸载，因为E不同、σs不同 、n不同及εp所造成的结果。
造成材料不均匀变形的原因主要有：
i)冷热变形时沿截面弹塑性变形不均匀； ii)工件加热、冷却时不同区域的温度分布不均匀，导致
热胀冷缩不均匀； iii）热处理时不均匀的温度分布引起相变过程的不同时
性。
二、X射线应力测定的基本原理
X射线应力测定——用X射线衍射技术来测定材料中 的残余应力（或外载应力）
优点：①属于物理方法，不改变原始的应力状态。 ②理论严谨。 ③方法成熟。
缺点：①测定的是表面应力。 ②对材料的表层状态比较敏感。
关于残余应力的基本概念 和X射线应力测定的基本原理
绍兴文理学院 张定铨
从事X射线应力测定工作所需要的基础知识包括：
（一）力学基础知识 （二）金属材料基础知识 （三） 金属物理基础知识 （四） 工程实践知识
一、残余应力的基本概念 １、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。
ii)衍射园锥
图5法线园锥和干涉园锥形成的示意图
法线园锥： 由有利位向的晶粒中能产生干
涉的、指数为（hkl）的晶面法线 形成，园锥的顶角为2η。，η。 为入射线（或衍射线）与晶面法线 之间的夹角。
干涉园锥： 由从上述（hkl）晶面产生的干涉 线形成，该园锥的顶角为4η。
iii)入射线、衍射线、晶面法线和材料表面法线间的角度关系
2、产生
残余应力是材料中发生了不均匀的弹性变形或不均 匀的弹塑性变形而引起的，或者说是材料的弹性各向异 性和塑性各向异性的反映。
单晶体材料是一个各向异性体。
多相多晶体材料在宏观上表现出“伪各向同性”。 在微区，由于晶界的存在和晶粒的不同取向，弹塑 性变形总是不均匀的。
各 向 异 性 引 起 内 应 力 的 示 意 图
材料的微观应变： 受力后多晶体中各个晶粒的某一晶面间距的变化与各个晶粒的不同取向有关。
εJψ=0°=（Dψ=0°-D。）/D。
(4)
εJψ=( Dψ- D。)/D。
(5)
①宏观应变和晶格应变的概念
定 义 晶 格 应 变 的 示 意 图
Аксенов认为， εJψ=0°=εz εJψ=εψ
②晶体的X射线衍射基础
单轴应力状态下的宏观应变是：
ε ε x=(X-X。)/X。=σx/E= ψ=90° ε ε z=(Z-Z。)/Z。=(-ν/E) σx= ψ=0° εψ={[(1+ν)/E]sin2Ψ-(ν/E)} σx
定 义 晶 格 应 变 的 示 意 图
（1） （2） （3）
①宏观应变和晶格应变的概念
定 义 晶 格 应 变 的 示 意 图
图4 布拉格选择反射条件示意图
i)布拉格方程 当一束强度为I。的X射线以掠
射角θ。照射到一个无应力的 晶体上，若相邻两个原子面散 射的X射线的光程差正好等于波 长λ的整数倍。
2D。sinθ。=nλ （6） 则在对称于晶面法向Np的相同角 度θ。处会出现一束强度为I的 衍射线（又称反射线或干涉 线）。
Ψ。：入射线与材料表面 法线之间的夹角。
Hale Waihona Puke Ψ：衍射晶面方位角。2θ：衍射线与入射线之间 的夹角。
图6入射线、衍射线、表面法线和晶面法线间的角度关系
图中Np:晶面法线 I。：入射X射线 I：衍射X射线（又称干涉 线或反射线）
布拉格方程在仪器可测 的衍射线位置（布拉格角θ） 和材料的微观尺寸（晶面间 距D）之间建立起定量关系。 为我们探测材料的微观晶格 应变开辟了有效的途径。
ii)衍射园锥
图5法线园锥和干涉园锥形成的示意图
若材料的晶粒足够细小， 被X射线照射的微小材料体 积内存在许多无规取向的小 晶体，且其中正好处于能产 生干涉的有利位向的晶粒也 为数不少，这样可以想象有 两个以入射线为对称轴的园 锥存在。
一般英、美文献中把第一类内应力称为“宏观应力” （Macrostress） 把第二类和第三类内应力合称为“微观应力” （Microstress）
残余应力可以认为是第一类内应力的工程名称。
至于通常所说的“热处理应力”，“焊接应力”， “铸造应力”等则是实施这些工艺的过程中产生并最终 残留的残余应力（即第一类内应力）的简称。
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射线衍射现象具
有不同的影响也将内应力分为三类。 1973年 Macherauch提出了新的内应力模型
Macherauch的定义
第二类内应力（
Ⅱ r
）
在材料的较小范围
（一个晶粒或晶粒内的区
域）内近乎均匀。Ⅱr 与
相联系的内力或内力矩在
足够多的晶粒中是平衡的。
当这种平衡遭到破坏时也
会出现尺寸变化。
Macherauch的定义
第三类内应力（
Ⅲ r
）
在极小的材料区域
（几个原子间距）内也是
不均匀的。与
Ⅲ r
相关的
内力或内力矩在小范围
（一个晶粒的足够大的部
分）是平衡的。当这种平
衡破坏时，不会产生尺寸
的变化。
Macherauch的定义
Macherauch模型的优点是：
i) Ⅰ 、 Ⅱ 和 Ⅲ 之间
的关系r明确，r是一个完r 整的体 系。
ii)内应力与材料的组织结构 有了紧密的联系。
什么是残余应力
国内科技文献习惯将于第一类内应力称为残余应力
1、基本原理
X射线应力测定的基本原理由俄国学者Аксенов 于 1929年提出，它的基本思路是： – 一定应力状态引起材料的晶格应变和宏观应变是一致
的。 – 晶格应变可以通过X射线衍射技术测出；宏观应变可
根据弹性力学求得。 – 从X射线法测得的晶格应变可推知宏观应力。
①宏观应变和晶格应变的概念
第一类内应力（Ⅰr ）
在较大的材料区域 （很多个晶粒范围）内几 乎是均匀的。与第I类内应 力相关的内力在横贯整个
物体的每个截面上处于平Ⅰr
衡。与 相关的内力矩
相对于每个轴同样抵消Ⅰr 。
当存在 的物体的内力 平衡和内力矩平衡遭到破 坏时会产生宏观的尺寸变 化。
Macherauch的定义
Ⅱ r