残余应力知识学习教学PPT课件.pptx

界面残余应力知识学习汇总残余应力的定义及分类 残余应力是指当物体不受外部因素的影响时，使物体内部保持平衡而存在的应力。它是一种固有应力，随材料的性能，产生条件（变形温度、变形速度、变形程度等）的不同而存在差异，主要分为以下三类:第一类残余应力：在变形体的几个大部分间由于不均匀变形所引起的相互平衡的附加应力；第二类残余应力：在变形体局部的各部分之间（如两个或几个晶粒之间）由于不均匀变形所引起的相互平衡的附加应力；第三类残余应力：在变形物体的一个晶粒内的各部分之间由于不均匀变形所引起的相互平衡的附加应力。 第一类残余应力称为宏观残余应力，第二三类残余应力称为微残余应力。产生微观残余应力的原因一 由于晶粒的各向异性而产生的微观残余应力 主要是由于晶体的热膨胀系数、弹性系数和各晶粒间的取向不同而产生的微观残余应力。二 由于夹杂物、沉淀相或相变而出现的第二相所产生的微观残余应力 当在材料中由于夹杂物，析出物以及相变产生新相时，会发生不均匀的体积变化和热应力的作用，从而产生的微观残余应力。三 由于晶粒内外的塑性变形产生的微观残余应力 主要是由于晶粒内的滑移会造成位错在晶界的堆积，当位错穿过晶界在多晶粒间滑移时，发生各种不均匀的形变如扭折带、形变带、剪切带等各种内部缺陷，这些就成为外力卸载后产生微观残余应力的主要原因。残余应力产生的原因一 不均匀的塑性变形产生的残余应力 这是由于工件在加工过程中发生局部不均匀变形，当卸载后就会在工件内部产生残余应力。它是工件在加工过程中最常出现的残余应力。二 热影响产生的残余应力 这是由于工件在热加工过程中的不均匀塑性变形和不均匀体积变化而产生的。主要包括热的作用产生的不均匀塑性变形和相变或沉淀析出引起的体积变化。三 化学变化产生的残余应力 这种残余应力是由于从构件表面向内部扩展的化学或物理化学的变化产生的。残余应力对材料性能的影响 残余应力对材料的影响主要有对材料疲劳强度的影响和对工件尺寸稳定性的影响以及工件加工精度的影响。 当材料内存在残余应力时，物体会产生相应的弹性变形或晶格畸变。当这种残余应力消失或者其平衡被破坏时，则会引起物体形状和尺寸的变化。 在承受交变应力作用的部件中存在残余压应力时，部件的疲劳强度会提高；而存在残余拉应力时，部件的疲劳强度会降低。 当试样表面存在残余压应力时，会对应力腐蚀起到抑制作用，而压应力作用则会产生脆性断裂现象。残余应力的消除一 自然时效 它是把构件露天放置于室外，经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力，长期积累使构件发生细微的收缩和膨胀?逐渐积累造成金属晶格缓慢滑移?并最终达到释放残余应力的目的。二 热时效（去应力退火法） 物体内存在的残余应力可用退火、回火等热处理的方式来减小或消除。第一类残余应力可在回火过程中大大减少，第二类残余应力在温度低于再结晶温度时的加热过程中几乎完全消除。第三类残余应力只有在再结晶过程中点阵完全恢复才能消除。残余应力的消除三 振动时效 振动时效消除残余应力原理上与疲劳情况一样?当构件产生强烈的机械振动时?振动应力与材料内部的残余应力相叠加大于材料的屈服极限时?材料将发生屈服变形?产生应力松弛?从而降低或消除残余应力。四 机械处理方法 机械处理方法是利用使材料内产生塑性变形的方法来减小残余应力，并且不改变材料的力学性能。主要的机械处理方法有表面辊压、表面喷丸、辊式矫直、拉伸矫直等方法。残余应力的测量方法残余应力的测量方法主要可分为有损检测和无损检测两大类；一 残余应力有损检测方法：钻孔法、逐层铣削法、分割切条释放法等；二 残余应力无损检测方法：X 射线衍射法、超声波法、磁性法、电子散斑干涉法、中子衍射法等。残余应力的测量方法：钻孔法 钻孔法：通过在构件待测应力的位置粘贴应变花?然后在应变花的中心钻一个小孔将应力释放?通过应变花测量出释放的应变计算出钻孔处的残余应力。钻孔法测量的是工件近表面的残余应力，及钻孔边界范围内的局部残余应力大小。钻孔法会对工件产生局部的破坏。 小孔法测量精度高、可靠性强、操作方便、破坏性较小，因此小孔法广泛应用于众多工程材料的残余应力的测量研究。 钻孔法介绍1.先在远离工件边沿选取一平整表面作为待测部位；2.在工件待测部位粘贴一个应变计的应变花；3.在应变花的几何中心按一组钻孔深度增量钻一小孔，钻孔直径大小 ，钻孔的深度为1.0-1.2 ；4.记录应变片数据，测量释放应变。使用线弹性理论，对钻孔范围内的初始残余应力通过释放应变进行计算，均布残余应力与钻孔后得到的释放应变可通过以下公式进行计算：5.校正。钻孔法介绍 右图是小孔法测量残余应力的原理图，应变花采用顺时针方向的三向应变花?图中D是应变花的测量圆直径?D0