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残余应力的产生与消除方法研究

来源：时间：2024-02-02 09:44:24 浏览：824次

残余应力的产生与消除方法研究

残余应力是指在材料加工、制造或使用过程中，由于各种内外因素的作用，使其内部产生的不受外部载荷作用控制的应力；这种应力往往是无规律的、复杂的，且分布不均匀，对材料的性能和寿命有着重要影响，因此，研究残余应力的产生原因及其消除方法具有重要意义。

一、产生

1. 材料内部的微观缺陷：如晶粒边界、位错、空位等，在外力作用下，这些缺陷可能会产生应力集中，从而产生残余应力。

2. 热应力：在材料加工过程中，由于温度变化引起的体积变化，使材料产生热应力；例如，焊接、热处理等工艺都会产生热应力。

3. 机械应力：在材料加工、制造过程中，如切削、拉伸、压缩等，由于外力作用，使材料产生机械应力。

4. 化学应力：由于化学反应或腐蚀作用，使材料产生化学应力。

二、消除方法

1. 自然时效：将工件长时间放置在自然条件下，使残余应力逐渐释放；这种方法耗时较长，但简单易行。

2. 热时效：将工件放入热时效炉中，在不同温度下保持一段时间，使残余应力得到消除；这种方法效果较好，但需要较长的时间和设备投入。

3. 振动时效：通过机械振动，使工件内部残余应力得到消除；这种方法速度快、效果好，且不受工件形状和大小的限制。

4. 化学时效：采用化学方法，如浸泡、涂覆等，使工件表面产生一层稳定的化合物，从而消除残余应力；这种方法适用于特定材料和场合。

5. 激光处理：利用激光束对工件进行扫描，使表面层材料发生熔化、蒸发等变化，从而改变表面应力分布，达到消除残余应力的目的。

6. 离子注入：将离子束注入工件表面，改变表面的原子结构，从而改变应力分布，达到消除残余应力的目的。

7. 表面处理：如喷丸、抛光等，改变工件表面的形状和粗糙度，从而改变应力分布，达到消除残余应力的目的。

三、测量方法

1. 应变片法：在工件表面贴上应变片，通过测量应变片的变化，计算出残余应力。

2. 超声波法：利用超声波在材料中的传播速度和传播特性，测量残余应力。

3. X射线衍射法：利用X射线在材料中的衍射效应，测量残余应力。

4. 电子显微镜法：利用电子显微镜观察材料内部的微观结构，从而测量残余应力。

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