第10讲 残余应力PPT课件

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。
04.08.2020
9
变形速度
Lesson Ten
变形速度对残余应力也有如同对附加应力那 样的影响。通常，在室温下以非常高的变形 速度使物体变形时，其附加应力和残余应力 有减小的趋势。而在高于室温的温度下，增 大变形速度时，这些应力反而有可能增加。
04.08.2020
10
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。
3
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
Lesson Ten
04.08.2020
4
残余应力的概念
Lesson Ten
残余应力为塑性变形完毕后保留在变形物体 内的附加应力。
塑性变形的总位能是由释出位能和约束位能 两部分所组成。释出位能用来确定平衡外力 作用的内力的数值。而约束位能则是用来确 定由塑性变形引起的相互平衡内力的数值。 因附加应力是由不均匀变形引起的相互平衡 的内力所造成，所以约束位能也同样可确定 在每一变形瞬间附加应力的数值。
04.08.2020
8
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。
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。
04.08.2020
11
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
04.08.2020
Lesson Ten
14
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。
04.08.2020
04.08.2020
12
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Biblioteka Baidu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。
04.08.2020
13
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。
15
Lesson Ten
＋ － ＋
板材裁剪后的变形
04.08.2020
16
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。
04.08.2020
17
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。
04.08.2020
5
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。
04.08.2020
6
Lesson Ten
金属塑性变形理论
Theory of metal plastic deformation
第十讲 Lesson Ten
Zhang Guijie
Tel：0315-2592155 E-Mail： zhguijie@vip.sina.com
Department of Metal Material and Process Engineering Hebei Polytechnic University, Tangshan 063009
整体 概述
Lesson Ten
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
Lesson Ten
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
04.08.2020
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。
04.08.2020
7
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。