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CRS-技术 开发与应用 CRS-开发有限公司 CRS-技术有限公司 CRS 技术有限公司的理念是根据预先确定的残留应力范围，设计和加工部件和结构，以提高部 件和结构的使用性能。 Aleksandr Babaev 博士 （1921-2002 ） 构思与技术创始人 Andrei Babaev 博士 Pertti Naulapaa 博士 CRS 技术有限公司总裁 CRS 技术有限公司董事长 CRS 开发有限公司总裁 CRS 开发有限公司董事长 3 技术设计人及CRS 技术开发和实际应用技术主导 高使用性能机械零件和结构设计与加工的新原理 （CRS 技术有限公司） 众所周知，残留应力会对部件耐用性和工作稳定性产生有利和不利影响。人们认为，压力所产 生的残留应力会对部件产生有利影响，而拉伸残留应力则会产生不利影响。 为了提高部件和结构的耐用性，人们已经开始通过多种方法使用残留应力。例如，使用残留应 力提高枪筒的强度；用于承受高压的组合缸筒及预应力混凝土等。我们可通过多种方法在部件表面 上形成压紧残留应力，以提高其疲劳极限。 这些方法包括： 表面塑性变形；在稍高于临界点的温 度下快速地冷却部件；为了形成压紧残留应力，在热处理室中使用压紧轴套；对部件进行淬火然后 使用同一温度或低温对部件进行回火；化学处理等。需要强调的是，所有这些方法在执行强度计算 时，都没有直接考虑残留应力及其分布，而通过引入安全系数间接考虑残留应力时，可导致不良后 果。同时，部件使用时的长期强度及耐用性除了取决于残留应力的大小和分布外，还要取决于外部 负荷所产生应力的大小和分布、应力的性质（静态应力、循环应力、交变应力）及部件材料的机械 特性。我们需要考虑到当设备在其疲劳极限甚至疲劳极限应力以下工作时，由于循环作用而在原本 无残留应力的部件内产生的残留应力。因此，我们很难想象本来不应存在残留应力的机械部件在实 际工作条件下的状态。 需要指出的是 1975 年人们在动物和人类骨骼中发现了残留应力。该研究结果显示，人类和动 物的所有骨骼中都有残留应力。此外，每个骨骼都有独自的应力，也就是说，每个骨骼都有一个自 己特有的内部残留应力体系。这些应力的大小和分布特征取决于人类活动的情况（承受外部荷载的 大小和性质、环境条件等）。因此，大自然在生物的骨骼中形成了残留应力以补偿外部负荷，同时， 调整残留应力的分布情况中，以提高骨骼的耐久性和承重能力。 4 残留应力在机械部件和结构中的作用 （不管以何种方法和来源产生的残留应力）与外力在部件 中所产生的应力没有什么不同。因此，若在机械部件和结构的强度计算中，未能直接考虑或错误地 考虑了残留应力，在这些机械部件和结构运行中，残留应力的重要作用（有时候是决定性作用）可 能会变得忽略不计。此外，由于在相应的点内改变了应力，因此，残留应力（不管其是正负和分布 性质如何）均为应力集中因素。在此情况下，该相应点所承受的真实应力将与计算值不同。因此， 若部件在强度计算中未考虑部件上所施加的残留应力（人为施加或工作中所施加的残留应力），则 无法正确地表征这些部件在工作时所承受的真实应力情况。 若要了解残留应力对机械部件和结构的使用强度和耐用性是有利还是有害，仅知道残留应力在 受力部件内是压力还是拉伸力还远远不够。为此，我们需要了解残留应力的大小和分布性质、外部 荷载的大小和性质、部件或结构加工材料的机械特性。仅在了解了上面各要素后，才可能了解部件 在工作环境中，外部作用力对部件强度、可靠性和耐用性的影响。若未考虑到上面所述因素，将无 法保证所形成的残留应力场每次都会带来有利影响，在有些情况下，拉伸残留应力与压紧残留应力 相比，可能更能提高耐用性。 通过表面塑性变形提高机械部件的疲劳极限就是一