残余应力的危害

  金属材料在冷、热加工过程中都会不同程度地产生残余应力。残余应力对构件性能的影响具体表现在以下几个方面。

  1.残余应力对疲劳寿命的影响

  多数情况下，构件表面存在拉伸残余应力，人们首先考虑的是如何调整应力分布来提高疲劳寿命；但这与残余应力对变形的影响是不同的，后者考虑的是如何降低或消除残余应力以保证构件在使用过程中形变的稳定。

  实际上，残余应力对疲劳的影响因环境的不同而改变；它与残余应力的分布规律和量值、材料的弹性性能、外来作用的状态等因素有关。研究残余应力对疲劳的影响时，既要考虑宏观残余应力又要考虑微观残余应力的影响。宏观残余应力在初期暂时与作用的交变应力叠加，改变应力水平，对疲劳寿命 影响较大；而微观组织的不均匀所造成的微观残余应力，在应力交变过程中，会使微观区域内的塑性变形积累，产生应力集中，并使组织内产生裂纹。这些 影响比起静强度的影响，在实用上将更为重要。

  2.残余应力对金属材料屈服极限的影响

  从理论上讲，如果材料具有拉伸残余应力，则材料实际的拉伸屈服极限降低，而压缩屈服极限提高。

  相反，如果材料具有压缩残余应力，则提高材料的拉伸屈服极限，降低压缩屈服极限。因此，评定残余应力影响的好坏不能一概而论，应在满足构件强度基础上考虑。通常，设计者不希望构件内部具有拉伸残余应力；若使构件内部具有压缩残余应力，则可以提高构件的疲劳寿命。

  3.残余应力对金属脆性破坏的影响

  脆性破坏是构件在几乎不存在塑性变形情况下的突然开裂。它在温度突然下降或变形速度突然增大的情况下最易发生。由于塑性变形处于抑制状态，如果突然再受到较大的作用力，就易于发生脆性断裂破坏。残余应力是作为初始应力存在于构件内，特别是拉伸残余应力与外力叠加而加速了构件脆性破坏。
在冶金工业企业中，残余应力的危害也经常可见。例如，残余应力对石油套管承载能力的影响⋯

  4.残余应力对构件变形的影响

  残余应力是一个不稳定的应力状态。构件受外力时，与残余应力相互作用，使构件某些局部呈塑性变形，截面内应力重新分布；当外力去除时，整个构件要发生变形。所以，残余应力明显地影响构件加工后的精度。

  残余应力对构件变形的影响包括两个方面：一是构件抵抗静、动载荷的变形能力，另外就是载荷卸 除后变形的恢复能力。残余应力在这两方面对构件的影响相当大。因此，人们一直在努力研究消除这 些影响的有效方法。