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产生残余应力的原因
点击次数:973 发布时间:2013-09-04

残余应力是指在没有对物体施加外力时,物体内部存在的保持自相平衡的应力系统。它是固有应力或者内应力的一种。
  各种机械加工工艺如铸造、切削、焊接、热处理、装配等都会产生不同程度残余应力。
  如下几种产生残余应力的原因:
  一、机械加工引起的残余应力
  这是金属构件在加工中zui容易产生的残余应力。当施加外力时,物体的一部分出现塑性变形,卸载后,塑性变形的部分,限制了与其相邻部分变形的恢复,因此出现了残余应力。
  
  二、温度不均匀引起的残余应力
  1、由于温度不均匀造成局部热塑性变形,产生了残余应力
  金属材料在高温下其性能将能发生很大的变化,如屈服极限、弹性模量等都随着温度的升高而下降。如果构件上温度场的温度阶梯较大,则屈服极限和弹性模量的分布也是不均匀多的,因此在高温下出现的热塑性也是不均匀的。
  2、由于相变引起的体积膨胀不均匀造成局部塑性变形,产生了残余应力
  金属的组织发生相变时,会出现体积的突然膨胀。如果这种膨胀是均匀的,则如同构件热膨胀一样,没有约束的情况下不产生应力。但是由于构件的组织分布成分不均匀,温度分布不均匀等原因,造成构件各部分相变时间不同,体积膨胀不均匀,因此使各部分出现互相约束而产生了残余应力。
  三、构件尺寸公差引起的残余应力
  在焊接、铆接、螺钉连接时往往有公差配合问题。由外力拉到一起而组合的结构,当外力去除后,整个系统就出现了残余应力。这种应力一般来说属于结构应力,大多数情况下处于弹性状态。
  总之,残余应力的产生是由于构件某一部分的变形恢复到受到约束而造成的。局部不均匀的塑性变形的出现,是产生残余应力的普遍原因。一个构件上残余应力的分布状态是由各种原因产生的残余应力的综合值来决定的,因此它的分布规律是随机的,给测量和研究带来了较大的困难。

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