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残余应力是什么？

理想的弹性体，你想像一下，一个弹簧。如果施加一个荷载，弹簧变形；把荷载去掉，弹簧就会恢复。如果弹簧完全恢复，我们就说这是个理想弹性的过程；如果弹簧没有完全恢复，就会有残余的变形。钢结构也是类似，你把焊接温度看成一种荷载，温度褪去，还有变形没恢复，就是残余变形。对于超静定结构而言，残余变形会引起应力，也就是所谓的残余应力。对于板材而言，每个部分变形不均匀，会互相约束，你就可以看成类似超静定的。想到一种更精确的表述方法：一只饺子，煮熟了盛起来。饺子皮先凉了，然后变硬了，可是馅还没凉，由于热胀冷缩，馅凉的过程要缩小，饺子皮和馅又粘在了一起，于是馅缩小后饺子皮就有一个力让它缩小的力，同理饺子馅受到饺子皮给它的撑大的力。把上述饺子皮和馅换作H型钢的翼缘和腹板，就是残余应力的产生原因了。

残余应力的分类

     残余应力的几大分类：

一、按应力产生的原因分类有：

(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 ，薄壁部分阻碍其膨胀，厚壁部分受压应力，薄壁部分受拉应力。厚壁部分因温度高，降温速度快，收缩快，所以厚壁逐渐变为受拉应力。而薄壁与其相反。在共析(738℃)前的收缩中，薄厚壁均处于塑性状态，应力虽然不断产生， 但又不断被 塑性变形 所松弛，应力并不大。当降到738℃时，铸铁发生 共析转变 ，由面心立方，变为体心立方结构(既γ-Fe变为a-Fe)， 比容 由0.124cm3/g增大到0.127cm3/g。同时有共析石墨析出，使厚壁部分伸入，产生压应力。上述的两种应力，是在1153℃ 和738℃两次相变而产生的，叫相变应力。相变应力与冷却过程中产生的 热应力 方向相反， 相变应力被热应力抵消。在 共析转变 以后，不再产生相变些力，因此铸件由与薄厚冷却速度不同所形成的 热应力 起主要作用。

(3) 收缩应力(亦叫机械阻碍应力)

铸件在固态收缩时，因受到铸型.型芯.浇冒口等的阻碍作用而产生的应力叫收缩应力。由于各部分由塑性到弹性状态转变有先有后，型芯等对收缩的阻力将在铸件内造成不均匀的的塑性变形，产生残余应力。收缩应力一般不大，多在打箱后消失。

二、按照 残余应力 平衡范围的不同，通常可分为三种：

（1）第一类内应力，又称宏观残余应力，它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。例如，将金属棒施以弯曲载荷，则上边受拉而伸长，下边受到压缩；变形超过 弹性极限 产生了塑性变形时，则外力去除后被伸长的一边就存在压应力，短边为张应力。这类残余应力所对应的畸变能不大，仅占总储存能的0.1%左右。

（2）第二类内应力，又称微观残余应力，它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与 晶粒 尺寸相当，即在晶粒或 亚晶粒 之间保持平衡。这种内应力有时可达到很大的数值，甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏。

（3）第三类内应力，又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在 塑性变形 中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原子、 位错 等）引起的。变形金属中储存能的绝大部分（80%~90%）用于形成点阵畸变。这部分 能量 提高了变形晶体的能量，使之处于热力学不稳定状态，故它有一种使变形金属重新恢复到 自由焓 最低的稳定结构状态的自发趋势，并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。

产生残余应力的原因及其措施有哪些

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面，它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。

通常调整残余应力的方法有：

1、加热，即回火处理,利用残余应力的热松弛效应消除或降低残余应力。

2、施加静载，使工件产生整体或局部、甚至微区的塑性变形，也可以调整工件的残余应力。例如大型压力容器，在焊接之后，在其内部加压，即所谓的“胀形”，使焊接接头发生微量塑性变形，以减小焊接残余应力。

3、振动时效，英文叫做Vibration Stress Relief,简称VSR 。在国际上，工业发达国家起始于上世纪50年代，我国从70年代研究和 *** 。

4、锤击、喷丸、滚压等。喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化零件的手段，喷丸的同时也改变了表面残余应力状态和分布，而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。

扩展资料

残余应力测量方法

残余应力的测量方法可以分为有损和无损两大类。有损测试方法就是应力释放法，也可以称为机械的方法;无损方法就是物理的方法。机械方法目前用得最多的是钻孔法(盲孔法)，其次还有针对一定对象的环芯法。

物理方法中用得最多的是X射线衍射法，其他主要物理方法还有中子衍射法、磁性法和超声法。X射线衍射法依据X射线衍射原理，即布拉格定律。布拉格定律把宏观上可以准确测定的衍射角同材料中的晶面间距建立确定的关系。

材料中的应力所对应的弹性应变必然表征为晶面间距的相对变化。当材料中有应力σ存在时，其晶面间距d必然随晶面与应力相对取向的不同而有所变化，按照布拉格定律，衍射角2θ也会相应改变。因此有可能通过测量衍射角2θ随晶面取向不同而发生的变化来求得应力σ。

从这里可以看出X射线衍射法测定应力的原理是成熟的，经过半个多世纪的历程，在国内外，测量方法的研究深入而广泛，测试技术和设备已经比较完善，不但可以在实验室进行研究，可且可以应用到各种实际工件，包括大型工件的现场测量。

参考资料来源：百度百科-残余应力

产生残余应力的主要原因有哪些

残余应力（Residual Stress）是工件在制造过程中，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就是残余应力。

残余应力在机械制造中非常常见，往往各个工艺都会产生残余应力。不过，从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结成三类。

第一类是不均匀的塑性变形，第二类是不均匀的温度变化，第三类是不均匀的相变。

从残余应力的分类可以看出，残余应力会引起物体缓慢变形，导致物体尺寸的改变，导致机械加工工件尺寸不合格，仪器生产中导致整台仪器丧失精度成为废品，铸造锻造工件出现裂纹甚至断裂，同时对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命等也有着十分重要的影响

什么是残余应力

定义Residual

Stress构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的zhidao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内部因素作用时，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，称为容物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。残余应力是一种固有应力。

你可以查百度百科的：

什么是残余应力？

金属机械器件在加工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。

残余应力会带来种种“副作用”，比如使得加工构件开裂，翘曲变形或者器件尺寸上发生变化。工业上会使用多种高新技术来消除这种残余应力，比如豪克能焊接应力消除技术或华云振动时效设备等。

参考这里：

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