残余应力
(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）。
解释钢材中残余应力的特点,以及对构件强度和刚度的影响
解释钢材中残余应力的特点,以及对构件强度和刚度的影响1 什么是残余应力残余应力又称为材料应力或背后应力，它指在钢材加工、焊接等工艺过程中，材料所受到的内部压力，它是临时形成、长期存在的，而且无论商品作用多久，都不会消失。
2 残余应力的特点残余应力的特点：（1）单轴应力为压应力。
在钢材加工过程中，钢材处于拉伸和压缩作用下，都会产生残余拉应力和残余压应力，这种压力的特点是压应力大于拉应力；（2）残余应力的大小不定。
残余应力的大小取决于钢材材料的性能、外界压力、加工技术等等；（3）残余应力和表面形状有关。
在加工工艺过程中，钢材表面形状和尺寸发生了变化，使得残余应力的分布在局部表面有明显的变化；（4）残余应力易于累积，会影响构件的强度和刚度。
特别是在金属材料折弯和冲压等加工工艺或者焊接工艺上，由于累积残余应力使得片材受力不均匀，易使材料发生变形和破坏，影响设备的使用寿命。
3 缓解残余应力的方法（1）均匀冷却：利用水冷却法、燃烧冷却法等技术，使材料表面温度均匀降低；（2）挠度：通过特殊工艺利用模具形状挠度的效果，让材料表面的残余应力缓慢释放；（3）调节温度：用热处理或钝化处理等技术手段，使材料的温度变化，改变钢材内部残余应力的状态；（4）重复负载扭转：给不同位置的部位加载，使残余应力随着时间的推移不断释放，减小或消除残余应力，提高构件强度和刚度。
4 残余应力对构件强度和刚度的影响残余应力在构件中会形成内应力，如果残余应力过大，会使构件性能降低，影响构件的强度和刚度。
因此，应尽可能减小或消除残余应力，提高构件的强度和刚度，增加构件的使用寿命。
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。
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。
名词解释残余应力
名词解释残余应力
残余应力是指物体受力后，除加载后立即释放的弹性应力外，仍然存在于物体中的应力。
这种应力可能来自于不同的原因，例如加工、热处理、焊接、撞击或损坏等。
残余应力可能对材料性能、形状稳定性和寿命等方面产生重大影响。
残余应力可以分为压应力和拉应力。
压应力是尺寸减小的应力，而拉应力是尺寸增加的应力。
这些应力可以导致许多问题，如组件的变形、疲劳性能下降、裂纹扩展等。
因此，残余应力的控制和管理对于确保产品质量和可靠性至关重要。
为了降低或消除残余应力，可以采用多种方法，如热处理、加工、冷却等。
在某些情况下，残余应力可以被利用来提高材料的性能，例如强化金属的塑性变形能力。
因此，在设计和制造过程中，需要对残余应力进行评估和控制，以确保产品的性能和寿命。
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残余应力检测目的
残余应力检测目的全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：残余应力检测是一种非破坏性测试方法，可以测定零件内部的残余应力状况。
残余应力是指在零件制造或使用过程中留存下来的应力，它不是由外部载荷引起的，而是在凝固、加工、焊接、淬火等过程中引起的。
残余应力会影响零件的力学性能、耐久性和稳定性，因此对于工程零件的制造和使用具有重要意义。
残余应力的存在会对零件的性能和质量产生不利影响，首先是影响零件的强度和韧性。
残余应力可能导致零件的应力集中和裂纹扩展，从而减少零件的承载能力和疲劳寿命。
其次是影响零件的变形和稳定性。
残余应力会改变零件的形状和尺寸，导致零件与其他零件之间的配合间隙失效，影响产品的装配质量和性能。
残余应力还可能引起材料的长期变形和断裂，影响零件的使用寿命和可靠性。
为了及时发现和解决零件中的残余应力问题，需要进行残余应力检测。
残余应力检测的主要目的是确定零件内部的应力分布情况和大小，了解应力的来源和产生原因，评估其对零件性能的影响，从而制定相应的改进和处理措施。
残余应力检测可以帮助工程师和技术人员深入了解零件的材料特性和加工工艺，优化零件的设计和制造过程，提高产品的质量和可靠性。
残余应力检测的方法多种多样，常用的包括光学法、磁法、超声波法、X射线衍射法等。
这些方法可以在不破坏零件的情况下，准确地测定零件内部的应力分布和大小，为工程设计和生产提供可靠的数据支持。
通过残余应力检测，可以及时发现和排除零件中潜在的缺陷和隐患，提高产品的质量和性能，减少因应力失控而导致的事故和损失。
残余应力检测是工程制造过程中的重要环节，对于确保零件质量和性能具有重要意义。
通过残余应力检测，可以及时发现和解决零件中的应力问题，提高产品的质量和可靠性，为企业的可持续发展提供有力支持。
在今后的工程设计和生产过程中，应加强对残余应力检测的应用和推广，不断提高检测技术和水平，为工程制造业的发展贡献力量。
【篇章到2000字左右】第二篇示例：残余应力是指在材料制备或加工过程中产生的内部应力。
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。
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。
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残余应力测量方法与 消除技术
汇报人： 学 号：
• 残余应力的危害
主要内容
• 残余应力测量方法 • 残余应力消除技术
残余应力的产生及原因
残余应力是如何产生的呢？ 机械零部件在铸造、热处理、焊接、 压力加工、切削加工等制造过程中， 由于受热不均、机械载荷等因素产 生内部应力，而当这些因素消失后 仍然有部分应力残留，就成为残余 应力。 残余应力产生的原因:
钻孔法示意图
典型的钻孔云纹图 条纹分布
环芯法与深孔法
环芯法：其原理与钻 孔法相似。 深孔法：原理是首先在 零件上钻一个小孔，精 确测量出小孔的直径， 然后在零件上钻一个与 小孔同心的环，其周围 因为应力释放而使小孔 的直径发生变化，经计 算得到钻孔处原有的应 力。
环芯法示意图
深孔法示意图
剥层法
剥层法常用于测定几何形状简 单（平板、圆柱）的试件。 原理：当通过电化学方法从含 有残余应力的平板或圆柱上去 除一层材料时，其内部残余应 力将不再平衡，当它重新平衡 时将导致平板变形，平板弯曲 的曲率取决于被去除掉的那层 材料原来的残余应力分布和遗 留部分材料的弹性性能。
成分差异 不同材料成分 的比容不同 渗碳、氮 化、电镀、 材料制备等
产生的工 艺过程
切削、喷 丸、冲压、 锻造等
热处理、焊接、 热处理、焊接、 材料制备等 材料制备等
残余应力的危害
1）残余应力能影响零件的加工精度。一方面，后续工 序将引起前道工序的残余应力重新分布；另一方面，残 余应力随时间的推移缓慢松弛，均能导致零件变形和尺 寸不稳定。 2）残余应力能够影响零件的疲劳强度。表面压应力增 大疲劳强度；表面拉应力减小疲劳强度。 3）表面残余拉应力能加速应力腐蚀。
钻孔法
基本原理：在具有残余应力的构件表面上钻一个小孔，使得孔的邻近 区域内由于部分应力释放而产生相应的位移和应变，采用黏贴应变片 等方式测量这些位移和应变，最后通过换算便可以得到钻孔处深度方 向上的平均残余应力。
钻孔法的优点： 精度高、操作方便、 设备便宜。 缺点是: 需要在被测件表面 钻孔，使构件产生破坏; 钻孔过程中常会引起材料 的损伤和屈服，影响测量 效果。
磁性法都是利用磁致伸缩效应力测定应力的，当应力变化 时，由于物体的伸缩引起磁路中磁通的变化，并使感应器 线圈的感应电流发生变化，通 过 电 流 的 变 化 测 出 应 力 的 变化。
自然失效法
自然时效法是最古老的一种消除残余应力的方法。 方法：将工件放置在户外，经过长久的温度变化，工件经 受反复的温度压力，造成工件内金属晶格的滑移，从而达 到消除残余应力的效果。 自然失效法效率低、耗时长、对应力的消除效果较差，一 般只能消除掉10%左右的残余应力，目前已经被逐渐淘汰。 适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）、冷应 力（机械加工过程中产生的残余应力）、焊接应力（焊接 过程中产生的应力）。
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残余应力测量技术
残余应力测量技术
ห้องสมุดไป่ตู้
机械测量法
检测方法
机械测量法是对工件进行切割或分离，使 内部应力得到释放，测量工件的应变，从 而计算出残余应力。 机械检测法对工件本身会造成一定程度的 破坏。 常见的机械测量法包括钻孔法、环芯法、 深孔法、剥层法、切条法等。
无损测量法就是利用声、光、磁和电等特 性，在不损害或不影响被测量对象使用性 无损测量法 能的前提下，来测量残余应力的方法。 （物理测量法） 无损测量法主要包括磁测法、X 射线衍射 法、超声波法等。
无
无
热时效
10%~35%
不稳定
数十小时
能耗很大
有
振动时效
30%~60%
稳定
数十分钟
能耗小
无
谢谢
平板、圆柱试件的剥层法测量残余应力
Ｘ 射线法
原理：基于弹性力学及 X 射线晶体学的测试方法。其基本原理是 当金属存在残余应力时，不同晶粒的晶面间距随应力的大小发生 规律变化，通过这种变化测量出相应的应变。
其他物理测量方法
超声波法是一种基于声弹性理论的测试方法，其基本原理 是利 用 材 料 受 到 应 力 作 用 时 会 产 生 双 折 射现 象。
External force
Bend by the external force
Tensile
Compressive
Tensile
Stress remains in the bar 内部原因 金属相变 内部组织不均 匀
Remove the external force
产生 原因
产生机理
外部原因 不均匀塑性变形 各部分受力不均 温度梯度 膨胀、收缩不 均匀导致不均 匀的塑性变形
热处理法
热处理法消除残余应力的基本原理是把工件加热到略低于再 结晶开始温度，保温后缓慢冷却。在加热保温过程中由于温 度升高，金属原子运动能力上升，使工件中晶格缺陷减少， 导致晶格弹性畸变能量降低，从而使得工件残余应力减少。 热处理法消除残余应力相对于自然时效处理周期大大缩短， 但其消除应力的效果并不理想，只有 10%~35%，且该方法 能耗高、价格昂贵、污染严重，热处理后的材料机械性能大 大降低。 适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）、冷应力 （机械加工过程中产生的残余应力）、焊接应力（焊接过程 中产生的应力）。
振动时效法
振动时效是一种采用机械振动消除残余应力的技术，其基 本原理是机械共振与试样材料残余应力叠加，当叠加的应 力值大于材料的屈服极限时，材料将会发生塑性变形，从 而降低工件的残余应力。
残余应力消除方法的比较
比较方法 去应力效果 尺寸稳定性 工艺周期 能源消耗 环境污染
自然时效
10%左右
稳定
数月至数年