【什么是残余应力】残余应力是指在材料或构件中，即使外部载荷已经移除后，仍然存在的内部应力。这种应力通常是在制造、加工或使用过程中由于不均匀的温度变化、塑性变形、相变等因素引起的。残余应力的存在可能对材料的性能、强度、疲劳寿命以及尺寸稳定性产生重要影响。
一、残余应力的来源
| 来源类型 | 具体原因 |
| 热处理 | 加热和冷却过程中的不均匀收缩或膨胀 |
| 机械加工 | 切削、打磨等导致材料表面与内部变形不一致 |
| 焊接 | 焊缝区域的快速加热和冷却引起局部塑性变形 |
| 冷加工 | 如冷轧、冲压等造成材料表面与内部应变差异 |
| 相变 | 材料内部组织结构变化产生的体积变化 |
二、残余应力的影响
| 正面影响 | 负面影响 |
| 提高材料硬度和耐磨性 | 引起裂纹扩展和疲劳破坏 |
| 增强结构刚度 | 导致尺寸不稳定或变形 |
| 改善表面质量 | 可能引发应力腐蚀开裂 |
| 延长使用寿命（如表面强化） | 影响装配精度和连接可靠性 |
三、残余应力的检测方法
| 方法 | 原理 | 适用范围 |
| X射线衍射法 | 通过晶格畸变测量应力 | 表面及近表面 |
| 中子衍射法 | 利用中子穿透能力测量深层应力 | 深层材料 |
| 残余应力测定仪 | 使用应变片或激光干涉技术 | 多种材料表面 |
| 切割法 | 通过切割释放应力并测量变形 | 适用于简单形状零件 |
四、残余应力的控制措施
| 控制方式 | 说明 |
| 退火处理 | 通过加热使材料内部应力松弛 |
| 预拉伸或预压缩 | 在加工前对材料进行预变形以抵消后续应力 |
| 控制加工参数 | 如切削速度、进给量等，减少局部变形 |
| 合理设计结构 | 减少应力集中区域，优化受力分布 |
| 表面处理 | 如喷丸、滚压等增强表面压应力 |
五、总结
残余应力是材料在加工或使用过程中不可避免的现象，其存在对材料性能有显著影响。合理控制和检测残余应力，有助于提高产品性能、延长使用寿命，并避免潜在的失效风险。在工程实践中，了解残余应力的成因、影响及控制手段，是确保产品质量的重要环节。