呼和浩特振動時效機、包頭時效振動儀

殘余應力的產生
殘余應力是指在沒有對物體施加外力時，物體內部存在的保持自相平衡的應力系統。它是固有應力或內應力的一種。
產生殘余應力的機理：
各種機械加工工藝如鑄造、切削、焊接、熱處理、裝配等都會產生不同程度殘余應力。下面用力學模型分析殘余應力產生的原因。
一、機械加工引起的殘余應力
這是金屬構件在加工中易產生的殘余應力。當施加外力時，物體的一部分出現塑性變形，卸載后，塑性變形部分，限制了與其相鄰部分變形的恢復，因而出現了殘 余應力。如圖1.1a所示，當一均勻梁受純彎曲且上下表面進入塑性時，沿橫截面各層上的應變分布如aa`線所示。其中mn部分產生了塑性變形，而no部分 仍處于彈性狀態。當外力去除時梁的變形得到恢復，各點的應變也得到釋放，但梁的上表面m點深至n點這一層內已產生塑性變形，設上表面m點的塑性應變為 εt，則當截面mm`各點的應變恢復到折線bnon`b`時，整個截面內將不存在應力。但實際上梁截面內應變分布是以中性層為坐標原點的線性分布，所以當 上表面的應變值從εa降至εt時，截面內各點仍有不平衡的彈性應變如△bon所示。因此梁的變形將繼續恢復，并使表面往下某一深度內產生壓縮應變如 △bpc所示。這時梁內出現了如圖1.1b所示的應力分布。直到所有的應力在梁軸向總和為零且對o點的力矩為0時，截面處于平衡狀態而不再發生變形。這時 沿截面各點出現了正負相間的自相平衡的應力系統，這就是殘余應力。

上述分析可見，構件在外力作用下出現局部的塑性變形，當外力去除時，這些局部的塑性變形限制了整個截面變形的恢復，因此產生了殘余應力。這種由局部塑性變形引起的殘余應力，在很多加工工藝中均會出現，如鍛壓、切削、冷拔、冷彎等等。這種殘余應力往往是很大的。

二、溫度不均勻引起的殘余應力

這種殘余應力的產生主要有以下兩種原因：*是由于溫度不均勻造成局部熱塑性變形；第二是由于相變引起的體積膨脹不均勻造成局部塑性變形。

1、于熱塑性變形不均而產生的殘余應力；

金 屬材料在高溫下其性能將發生很大的變化，如屈服極限、彈性模量等都隨溫度的升高而下降。如果構件上溫度場的溫度階梯較大，則屈服極限和彈性模量的分布也是 不均勻的，因此在高溫下出現的熱塑性也是不均勻的。如圖1.2所示，是材料在不同溫度下的屈服極限的變化曲線。從圖中可以看出，材料在0—500℃階段的 屈服極限基本不變，等于常溫時的屈服極限σs 。當溫度在500—600℃階段時，材料的屈服極限成線形下降至接近于零。當溫度超過600℃以后，可以認為屈服極限為零。

2、因組織改變而產生的殘余應力呼和浩特振動時效機、包頭時效振動儀
從 圖1.2中可見，如果溫度大于600℃，其應力變化與低溫時是相似的。但由于這時材料的屈服極限接近于零。因此很容易出現熱塑性變形。變形恢復時受的阻力 也比前者大，所以殘余應力也較大，但產生殘余應力的條件是不變的。高溫中的另一個問題就是由相變引起的相變應力。金屬的組織發生相變時，會出現體積的突然 膨脹。如果這種膨脹是均勻的，則如同構件均勻熱膨脹一樣，沒有約束的情況下不產生應力。但是由于構件的組織成分不均勻，溫度分布不均勻等等原因，造成構件 各部分相變時間不同，體積膨脹不均勻，因此使各部分間出現互相約束而產生了殘余應力。

三、構件尺寸公差引起的殘余應力

在焊接、鉚接、螺釘連接時往往有公差配合問題。如船體分段對接時必須將對接鋼板拉到一起，這些由外力拉到一起而組合的結構，當外力去除后，整個系統就出現了殘余應力。這種應力一般來說屬于結構應力，大多數情況下處于彈性狀態。

總之，殘余應力的產生是由于構件某一部分的變形恢復受到約束而造成的。局部不均勻的塑性變形的出現，是產生殘余應力的普遍原因。一個構件上殘余應力的分布狀態是由各種原因產生的殘余應力的綜合值來決定的，因此它的分布規律是隨機的，給測量和研究帶來較大的困難。