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(完整版)残余应力--第1页 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σ 和τ 为方向S 上正应力和剪切应力： φ φ φ 含剪切应力的应力方程和曲线 (完整版)残余应力--第1页 (完整版)残余应力--第2页 如果在垂直于试样表面上的平面上有剪应力存在（τ ≠0 和/或τ ≠0 ），则ε 与 13 23 φψ sin2ψ 的函数关系是一个椭圆曲线，在ψ 0 和ψ0 是图形显示为“ψ 分叉” （见图3）。如 果σ 不等于零, 则sin2ψ 斜率与σ -σ 成正比。在这种情况下，方程（4a）变为： 33 φ 33 （图3） 测量方法 编辑 1.盲孔法残余应力测量 它的原理是在平衡状态下的原始应力场上钻孔 ，以去除一部分具有应力的金属，而 使圆 孔附近部分金属内的应力得到松弛，钻孔破坏了原来的应力平衡状态而使应力重新分 布，并呈现新 的应力平衡，从而使圆孔附近的金属发生位移或应变，通过高灵敏度的应变 仪，测量钻孔后的应变 量，就可以计算原应力场的应力值。 残余应力检测仪主要采用盲孔法进行各种材料和结构的残余应力分析和研究，还可作 为在静力强度研究中测量结构及材料任意点变形的应力分析仪器。如果配用相应的传感 器，也可以测量力、压力、扭矩、位移和温度等物理量。它以计算机为中央微处理机，采 用高精度测量放大器、数据采集和处理器，测量中无需调零，可直接测出残余应力值的大 小及方向，实现了残余应力测量的自动化。 2.磁测法残余应力测量 磁测法残余应力检测法主要是通过磁测法来测定铁磁材料在内应力的作用下磁导率发 生