疲劳寿命如何影响残余应力

  当收到交变应力的构件存在压缩残余应力时，该构件的疲劳强度会有所提高，而存在拉伸残余应力时，其疲劳强度就会下降。因此在实用中往往通过表面强化处理产生压缩残余应力，从而有效地提高疲劳强度。但是很多情况下，构件表面存在着拉伸残余应力，人们首先考虑的是如何来改变这种应力分布以提高疲劳寿命，这就是调整残余应力问题，这与考虑残余应力对变形的影响是不相同的，后者考虑的时如何降低或消除残余应力以保证变形的稳定性。

  实际上，残余应力对疲劳强度的影响因条件和环境的不同而改变。它与残余应力分布规律和量值、材料的弹性性能、外来作用的状态等因素有关。当我们研究残余应力对疲劳的影响时既要考虑宏观残余应力的影响，也要考虑微观残余应力的影响。

  可以认为，宏观残余应力在初期暂时与作用的交变应叠加，改变应力水平，较大地影响着疲劳寿命。而由微观组织不均匀性所造成的残余应力，在应力交变过程中，会使微观区域内的塑性变形积累，使该部分产生应力集中，并使组织内发生裂变。这些影响比起对静强度的影响来说，在实用上将更为重要。

  下面几个试验可以说明宏观残余应力对疲劳强度的影响。

  图2-3所示的时对厚度3mm的薄板进行喷丸强化和形变强化使之表面出现压缩残余应力，并通过对不同量值的残余应力试件进行脉动弯曲疲劳极限的测定得出的残余应力与疲劳极限间的关系。从图中可见，外表最高的残余应力与疲劳强度极限间的关系极为明显。

  用热处理方法使表面产生压缩残余应力也是对疲劳强度影响的实例。图2-4是把圆钢棒在600°C时进行急冷,使表面产生压缩残余应力。

  残余应力对疲劳极限的影响是复杂的。由于在交变应力作用下残余应力将会发生很大的变化，所以研究残余应力与疲劳强度之间的关系是比较困难的。但其影响规律，通过大量的实验还是可以找到的。