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残余应力的产生

主要内容：

产生残余应力的机理：

一、机械加工引起的残余应力

二、温度不均匀引起的残余应力

三、构件尺寸公差引起的残余应力

残余应力的分类

产生残余应力的机理：

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。下面用力学模型分析残余应力产生的原因。

一、机械加工引起的残余应力

这是金属构件在加工中最易产生的残余应力。当施加外力时，物体的一部分出现塑性变形，卸载后，塑性变形部分，限制了与其相邻部分变形的恢复，因而出现了残余应力。如图1.1a所示，当一均匀梁受纯弯曲且上下表面进入塑性时，沿横截面各层上的应变分布如aa`线所示。其中mn部分产生了塑性变形，而no部分仍处于弹性状态。当外力去除时梁的变形得到恢复，各点的应变也得到释放，但梁的上表面m点深至n点这一层内已产生塑性变形，设上表面m点的塑性应变为εt，则当截面mm`各点的应变恢复到折线bnon`b`时，整个截面内将不存在应力。但实际上梁截面内应变分布是以中性层为坐标原点的线性分布，所以当上表面的应变值从εa降至εt时，截面内各点仍有不平衡的弹性应变如△bon所示。因此梁的变形将继续恢复，并使表面往下某一深度内产生压缩应变如△bpc所示。这时梁内出现了如图1.1b所示的应力分布。直到所有的应力在梁轴向总和为零且对o点的力矩为0时，截面处于平衡状态而不再发生变形。这时沿截面各点出现了正负相间的自相平衡的应力系统，这就是残余应力。

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