《残余应力》PPT课件.ppt

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1、金属塑性变形理论金属塑性变形理论Theory of metal plastic deformation 第十讲第十讲Lesson Ten张贵杰张贵杰Zhang GuijieTel：E-Mail：河北理工大学金属材料与加工工程系Department of Metal Material and Process EngineeringHebei Polytechnic University,Tangshan 0630092/6/20232/6/20231 1Lesson TenLesson Ten第五章第五章 塑性变形的不均匀性塑性变形的不均匀性主要内容Main ContentMain Conten

2、tn n变形不均匀的基本概念变形不均匀的基本概念 n n变形不均匀的原因变形不均匀的原因n n减小变形不均匀的措施减小变形不均匀的措施n n残余应力残余应力2/6/20232/6/20232 2Lesson TenLesson Ten5.4 残余应力残余应力n n残余应力的概念残余应力的概念n n变形条件对残余应力的影响变形条件对残余应力的影响n n残余应力引起的后果残余应力引起的后果n n减小残余应力影响的措施减小残余应力影响的措施 n n残余应力的测定方法残余应力的测定方法2/6/20232/6/20233 3Lesson TenLesson Ten残余应力的概念n n残残残残余余余余应应

3、应应力力力力为为为为塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形完完完完毕毕毕毕后后后后保保保保留留留留在在在在变变变变形形形形物物物物体体体体内的附加应力。内的附加应力。内的附加应力。内的附加应力。n n塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形的的的的总总总总位位位位能能能能是是是是由由由由释释释释出出出出位位位位能能能能和和和和约约约约束束束束位位位位能能能能两两两两部部部部分分分分所所所所组组组组成成成成。释释释释出出出出位位位位能能能能用用用用来来来来确确确确定定定定平平平平衡衡衡衡外外外外力力力力作作作作用用用用的的的的内内内内力力力力的的的的数数数数值值值值。而而而而约约约约束束束束位位位位能能能能则

4、则则则是是是是用用用用来来来来确确确确定定定定由由由由塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形引引引引起起起起的的的的相相相相互互互互平平平平衡衡衡衡内内内内力力力力的的的的数数数数值值值值。因因因因附附附附加加加加应应应应力力力力是是是是由由由由不不不不均均均均匀匀匀匀变变变变形形形形引引引引起起起起的的的的相相相相互互互互平平平平衡衡衡衡的的的的内内内内力力力力所所所所造造造造成成成成，所所所所以以以以约约约约束束束束位位位位能能能能也也也也同同同同样样样样可可可可确确确确定定定定在每一变形瞬间附加应力的数值。在每一变形瞬间附加应力的数值。在每一变形瞬间附加应力的数值。在每一变形瞬间附加应力的数值

5、。2/6/20232/6/20234 4Lesson TenLesson Tenn n虽虽虽虽然然然然残残残残余余余余应应应应力力力力是是是是变变变变形形形形完完完完毕毕毕毕后后后后保保保保留留留留在在在在物物物物体体体体内内内内的的的的附附附附加加加加应应应应力力力力，但但但但并并并并不不不不是是是是所所所所有有有有的的的的约约约约束束束束位位位位能能能能都都都都用用用用于于于于形形形形成成成成残残残残余余余余应应应应力力力力，而而而而是是是是有有有有部部部部分分分分位位位位能能能能在在在在塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形中中中中由由由由于于于于软软软软化化化化而而而而被被被被释释释释放放放

6、放。因因因因此此此此，残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的位位位位能能能能应应应应小小小小于于于于在在在在整整整整个个个个塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形过过过过程程程程中中中中用用用用于于于于形形形形成成成成附附附附加应力的位能。加应力的位能。加应力的位能。加应力的位能。2/6/20232/6/20235 5Lesson TenLesson Tenn n残残残残余余余余应应应应力力力力是是是是由由由由附附附附加加加加应应应应力力力力变变变变化化化化而而而而来来来来，所所所所以以以以残残残残余余余余应应应应力力力力也也也也是是是是相相相相互互互互平平平平衡衡衡衡的的的的。并并并并与与与与附

7、附附附加加加加应应应应力力力力相相相相对对对对应应应应，残残残残余余余余应应应应力力力力也也也也分分分分为为为为第第第第一一一一种种种种、第第第第二二二二种种种种和和和和第第第第三三三三种种种种残残残残余应力。余应力。余应力。余应力。2/6/20232/6/20236 6Lesson TenLesson Ten变形条件对残余应力的影响n n残余应力与附加应力一样也同样受到变形条件的影响。其中主要是变形温度、变形速度、变形程度、接触摩擦、工具和变形物体形状等等。2/6/20232/6/20237 7Lesson TenLesson Ten变形温度变形温度n n在在在在确确确确定定定定变变变变形形

8、形形温温温温度度度度的的的的影影影影响响响响时时时时应应应应注注注注意意意意到到到到在在在在变变变变形形形形过过过过程程程程中中中中是是是是否否否否有有有有相相相相变变变变存存存存在在在在。若若若若在在在在变变变变形形形形过过过过程程程程中中中中出出出出现现现现双双双双相相相相系系系系时时时时，将将将将会会会会引引引引起起起起第第第第二二二二种种种种附加应力的产生，从而使残余应力增大。附加应力的产生，从而使残余应力增大。附加应力的产生，从而使残余应力增大。附加应力的产生，从而使残余应力增大。n n但但但但在在在在一一一一般般般般情情情情况况况况下下下下，当当当当变变变变形形形形温温温温度度度度

9、升升升升高高高高时时时时，附附附附加加加加应应应应力力力力以以以以及及及及所所所所形形形形成成成成的的的的残残残残余余余余应应应应力力力力减减减减小小小小。温温温温度度度度降降降降低低低低时时时时，出出出出现现现现附附附附加加加加应应应应力力力力和和和和从从从从而而而而出出出出现现现现残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的可可可可能能能能增增增增大大大大。因因因因此此此此，即即即即使使使使是是是是对对对对单单单单相相相相系系系系金金金金属属属属也也也也不不不不允许将变形温度降低到某一定值以下。允许将变形温度降低到某一定值以下。允许将变形温度降低到某一定值以下。允许将变形温度降低到某一定值以下

10、。n n在在在在变变变变形形形形过过过过程程程程中中中中温温温温度度度度的的的的不不不不均均均均匀匀匀匀分分分分布布布布是是是是产产产产生生生生极极极极大大大大附附附附加加加加应应应应力力力力的的的的一一一一个个个个原原原原因因因因，自自自自然然然然也也也也是是是是产产产产生生生生极极极极大大大大残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的一一一一个个个个原原原原因因因因。如如如如果果果果变变变变形形形形过过过过程程程程在在在在高高高高于于于于室室室室温温温温条条条条件件件件下下下下完完完完成成成成时时时时，具具具具有有有有某某某某一一一一数数数数值值值值的的的的残残残残余余余余应应应应力时，则此

11、残余应力会因物体冷却到室温而增加。力时，则此残余应力会因物体冷却到室温而增加。力时，则此残余应力会因物体冷却到室温而增加。力时，则此残余应力会因物体冷却到室温而增加。2/6/20232/6/20238 8Lesson TenLesson Ten变形速度变形速度n n变变变变形形形形速速速速度度度度对对对对残残残残余余余余应应应应力力力力也也也也有有有有如如如如同同同同对对对对附附附附加加加加应应应应力力力力那那那那样样样样的的的的影影影影响响响响。通通通通常常常常，在在在在室室室室温温温温下下下下以以以以非非非非常常常常高高高高的的的的变变变变形形形形速速速速度度度度使使使使物物物物体体体体变

12、变变变形形形形时时时时，其其其其附附附附加加加加应应应应力力力力和和和和残残残残余余余余应应应应力力力力有有有有减减减减小小小小的的的的趋趋趋趋势势势势。而而而而在在在在高高高高于于于于室室室室温温温温的的的的温温温温度度度度下下下下，增增增增大变形速度时，这些应力反而有可能增加。大变形速度时，这些应力反而有可能增加。大变形速度时，这些应力反而有可能增加。大变形速度时，这些应力反而有可能增加。2/6/20232/6/20239 9Lesson TenLesson Ten变形程度变形程度n n随随随随着着着着变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的增增增增加加加加，第第第第一一一一种种种种附附附

13、附加加加加应应应应力力力力，亦亦亦亦即即即即残残残残余余余余应应应应力力力力开开开开始始始始急急急急剧剧剧剧增增增增加加加加。当当当当塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形达达达达到到到到20202525时时时时，应应应应力力力力达达达达到到到到最最最最大大大大值值值值。当当当当变变变变形形形形继继继继续续续续增增增增加加加加时时时时，此此此此应应应应力力力力将将将将开开开开始始始始减减减减小小小小，并并并并当当当当变变变变形形形形程程程程度度度度超超超超过过过过52526565时时时时，应应应应力力力力几几几几乎乎乎乎接接接接近近近近于于于于零零零零。变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的这这这

14、这种种种种影影影影响响响响是是是是指指指指在在在在低低低低于于于于0.30.3对对对对应应应应温温温温度度度度条条条条件件件件下下下下进进进进行行行行的的的的变变变变形形形形而而而而言言言言。当当当当温温温温度度度度升升升升高高高高时时时时，在在在在较较较较大大大大的的的的变变变变形形形形程程程程度度度度下下下下才才才才能能能能使使使使第第第第一一一一种种种种残残残残余余余余应应应应力力力力达达达达到到到到最最最最大大大大值值值值，并并并并在在在在高高高高于于于于60607070的的的的变变变变形形形形条条条条件件件件下下下下，此此此此应应应应力也未降低到零。力也未降低到零。力也未降低到零。力

15、也未降低到零。n n变变变变形形形形程程程程度度度度对对对对第第第第二二二二种种种种和和和和第第第第三三三三种种种种残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的影影影影响响响响则则则则是是是是另另另另一一一一种种种种情情情情况况况况。这这这这些些些些残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的数数数数值值值值将将将将随随随随变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的增增增增加加加加而而而而增增增增大大大大，而而而而且对于双相系和多相系，比对单相系提高得更强烈。且对于双相系和多相系，比对单相系提高得更强烈。且对于双相系和多相系，比对单相系提高得更强烈。且对于双相系和多相系，比对单相系提高得更强烈。2/6/

16、20232/6/20231010Lesson TenLesson Ten变形程度和残余应力能量的关系曲线变形程度和残余应力能量的关系曲线1.第一、第二及第三种残余应力总能的变化曲线；第一、第二及第三种残余应力总能的变化曲线；2.第一种残余应力能第一种残余应力能量变化曲线；量变化曲线；3.第二及第三种残余应力总能量变化曲线第二及第三种残余应力总能量变化曲线2/6/20232/6/20231111Lesson TenLesson Ten残余应力引起的后果n n引起物体尺寸和形状的变化引起物体尺寸和形状的变化引起物体尺寸和形状的变化引起物体尺寸和形状的变化n n当当当当在在在在变变变变形形形形物物物

17、物体体体体内内内内存存存存在在在在残残残残余余余余应应应应力力力力时时时时，则则则则物物物物体体体体将将将将会会会会产产产产生生生生相相相相应应应应的的的的弹弹弹弹性性性性变变变变形形形形或或或或晶晶晶晶格格格格畸畸畸畸变变变变。若若若若此此此此残残残残余余余余应应应应力力力力因因因因某某某某种种种种原原原原因因因因消消消消失失失失或或或或其其其其平平平平衡衡衡衡遭遭遭遭到到到到破破破破坏坏坏坏，此此此此相相相相应应应应的的的的变变变变形形形形也也也也将将将将发发发发生生生生变变变变化化化化，引引引引起起起起物物物物体体体体尺尺尺尺寸寸寸寸和形状改变。和形状改变。和形状改变。和形状改变。2/6

18、/20232/6/20231212Lesson TenLesson Tenn n对对对对于于于于对对对对称称称称形形形形的的的的变变变变形形形形物物物物体体体体来来来来讲讲讲讲，仅仅仅仅发发发发生生生生尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的变变变变化化化化，形形形形状状状状可可可可保保保保持持持持不不不不变变变变。例例例例如如如如，当当当当用用用用表表表表面面面面层层层层具具具具有有有有拉拉拉拉伸伸伸伸残残残残余余余余应应应应力力力力和和和和心心心心部部部部具具具具有有有有压压压压缩缩缩缩残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的棒棒棒棒材材材材坯坯坯坯料料料料在在在在车车车车床床床床上上上上车车车车成成成成

19、圆圆圆圆柱柱柱柱形形形形工工工工件件件件时时时时，切切切切削削削削后后后后由由由由于于于于具具具具有有有有拉拉拉拉伸伸伸伸残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的表表表表面面面面层层层层被被被被车车车车削削削削掉掉掉掉，成成成成品品品品工工工工件件件件的的的的长长长长度度度度将将将将有有有有所所所所增增增增加。加。加。加。2/6/20232/6/20231313Lesson TenLesson Tenn n若若若若加加加加工工工工件件件件是是是是不不不不对对对对称称称称的的的的，则则则则物物物物体体体体除除除除尺尺尺尺寸寸寸寸变变变变化化化化外外外外，还可能发生形状的改变。还可能发生形状的改变

20、。还可能发生形状的改变。还可能发生形状的改变。n n引引引引起起起起残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的消消消消失失失失或或或或减减减减小小小小的的的的原原原原因因因因，除除除除机机机机械械械械加加加加工工工工外外外外还还还还有有有有时时时时间间间间的的的的延延延延长长长长等等等等因因因因素素素素。有有有有时时时时，具具具具有有有有残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的物物物物体体体体在在在在热热热热处处处处理理理理过过过过程程程程中中中中，或或或或受受受受到到到到冲冲冲冲击后也会发生尺寸和形状的变化。击后也会发生尺寸和形状的变化。击后也会发生尺寸和形状的变化。击后也会发生尺寸和形状的变

21、化。2/6/20232/6/20231414Lesson TenLesson Ten板材裁剪后的变形板材裁剪后的变形2/6/20232/6/20231515Lesson TenLesson Tenn n使零件的使用寿命缩短使零件的使用寿命缩短使零件的使用寿命缩短使零件的使用寿命缩短n n因因因因残残残残余余余余应应应应力力力力本本本本身身身身是是是是相相相相互互互互平平平平衡衡衡衡的的的的，所所所所以以以以当当当当具具具具有有有有残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的物物物物体体体体受受受受载载载载荷荷荷荷时时时时，在在在在物物物物体体体体内内内内有有有有的的的的部部部部分分分分的的的的工工

22、工工作作作作应应应应力力力力为为为为外外外外力力力力所所所所引引引引起起起起的的的的应应应应力力力力与与与与此此此此残残残残余余余余应应应应力力力力之之之之和和和和，有有有有的的的的部部部部分分分分为为为为其其其其差差差差，这这这这样样样样就就就就会会会会造造造造成成成成应应应应力力力力在在在在物物物物体体体体内内内内的的的的分分分分布布布布不不不不均均均均。此此此此时时时时工工工工作作作作应应应应力力力力达达达达到到到到材材材材料料料料的的的的屈屈屈屈服服服服强强强强度度度度时时时时，物物物物体体体体将将将将会会会会产产产产生生生生塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形；达达达达到到到到材材材材料

23、料料料的的的的断断断断裂裂裂裂强强强强度度度度时时时时，物物物物体体体体将将将将会会会会产产产产生生生生断裂，从而缩短了零件的使用寿命。断裂，从而缩短了零件的使用寿命。断裂，从而缩短了零件的使用寿命。断裂，从而缩短了零件的使用寿命。2/6/20232/6/20231616Lesson TenLesson Tenn n降低了金属的塑性加工性能降低了金属的塑性加工性能降低了金属的塑性加工性能降低了金属的塑性加工性能n n当当当当具具具具有有有有残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的物物物物体体体体继继继继续续续续进进进进行行行行塑塑塑塑性性性性加加加加工工工工时时时时，由由由由于于于于残残残残余

24、余余余应应应应力力力力的的的的存存存存在在在在可可可可加加加加强强强强物物物物体体体体内内内内的的的的应应应应力力力力和和和和变变变变形形形形的的的的不不不不均均均均匀匀匀匀分分分分布布布布，使使使使金金金金属属属属的的的的变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力升升升升高高高高，塑性降低。塑性降低。塑性降低。塑性降低。2/6/20232/6/20231717Lesson TenLesson Tenn n降降降降低低低低金金金金属属属属的的的的耐耐耐耐蚀蚀蚀蚀性性性性以以以以及及及及冲冲冲冲击击击击韧韧韧韧性性性性和和和和疲疲疲疲劳劳劳劳强强强强度度度度等。等。等。等。2/6/20232/6/2023

25、1818Lesson TenLesson Ten减小残余应力影响的措施n n残残残残余余余余应应应应力力力力是是是是由由由由附附附附加加加加应应应应力力力力的的的的变变变变化化化化而而而而来来来来，其其其其根根根根本本本本原原原原因因因因就就就就是是是是物物物物体体体体产产产产生生生生了了了了不不不不均均均均匀匀匀匀变变变变形形形形，使使使使在在在在物物物物体体体体内内内内出出出出现现现现了了了了相相相相互互互互平平平平衡衡衡衡的的的的内内内内力力力力。因因因因此此此此，残残残残余余余余应应应应力力力力不不不不仅仅仅仅产产产产生生生生在在在在塑塑塑塑性性性性加加加加工工工工过过过过程程程程中中

26、中中，而而而而且且且且也也也也产产产产生生生生在在在在不均匀加热、冷却、淬火和相变等过程中。不均匀加热、冷却、淬火和相变等过程中。不均匀加热、冷却、淬火和相变等过程中。不均匀加热、冷却、淬火和相变等过程中。2/6/20232/6/20231919Lesson TenLesson Ten减小或消除残余应力的方法减小或消除残余应力的方法n n减减减减小小小小材材材材料料料料在在在在加加加加工工工工和和和和处处处处理理理理过过过过程程程程中中中中所所所所产产产产生生生生的的的的不不不不均均均均匀变形；匀变形；匀变形；匀变形；n n对加工件进行热处理；对加工件进行热处理；对加工件进行热处理；对加工件进

27、行热处理；n n进行机械处理。进行机械处理。进行机械处理。进行机械处理。2/6/20232/6/20232020Lesson TenLesson Tenn n减小不均匀变形减小不均匀变形减小不均匀变形减小不均匀变形n n正确选定变形的温度速度制度正确选定变形的温度速度制度正确选定变形的温度速度制度正确选定变形的温度速度制度n n减小金属表面上的外摩擦减小金属表面上的外摩擦减小金属表面上的外摩擦减小金属表面上的外摩擦n n合理设计加工工具形状合理设计加工工具形状合理设计加工工具形状合理设计加工工具形状n n尽可能保证变形金属的成分及组织均匀尽可能保证变形金属的成分及组织均匀尽可能保证变形金属的成

28、分及组织均匀尽可能保证变形金属的成分及组织均匀n n2/6/20232/6/20232121Lesson TenLesson Tenn n对加工件进行热处理对加工件进行热处理对加工件进行热处理对加工件进行热处理n n物物物物体体体体内内内内存存存存在在在在的的的的残残残残余余余余应应应应力力力力可可可可用用用用退退退退火火火火、回回回回火火火火等等等等方方方方式式式式来来来来减减减减小小小小或消除。或消除。或消除。或消除。n n第第第第一一一一种种种种残残残残余余余余应应应应力力力力可可可可在在在在回回回回火火火火中中中中大大大大大大大大减减减减小小小小。在在在在许许许许多多多多情情情情况况况

29、况下下下下，残残残残余余余余应应应应力力力力只只只只存存存存在在在在再再再再结结结结晶晶晶晶时时时时才才才才能能能能完完完完全全全全消消消消除除除除。因因因因之之之之，为为为为完完完完全全全全消消消消除除除除残残残残余余余余应应应应力力力力，需需需需要要要要较较较较高高高高的的的的温温温温度度度度，有有有有时时时时也也也也需需需需要要要要较较较较长长长长的的的的退退退退火火火火时时时时间间间间。这这这这样样样样就就就就有有有有可可可可能能能能引引引引起起起起晶晶晶晶粒粒粒粒大大大大小小小小产产产产生生生生很很很很大大大大的的的的变化和力学性能的改变。变化和力学性能的改变。变化和力学性能的改变。

30、变化和力学性能的改变。2/6/20232/6/20232222Lesson TenLesson Tenn n第第第第二二二二种种种种残残残残余余余余应应应应力力力力在在在在温温温温度度度度低低低低于于于于再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度时时时时的的的的加加加加热热热热过过过过程程程程中几乎完全消除。中几乎完全消除。中几乎完全消除。中几乎完全消除。n n第第第第三三三三种种种种残残残残余余余余应应应应力力力力只只只只有有有有在在在在再再再再结结结结晶晶晶晶过过过过程程程程中中中中点点点点阵阵阵阵完完完完全全全全恢恢恢恢复复复复时时时时才能消除。才能消除。才能消除。才能消除。2/6/202

31、32/6/20232323Lesson TenLesson Tenn n进行机械处理进行机械处理进行机械处理进行机械处理n n机机机机械械械械处处处处理理理理方方方方法法法法是是是是利利利利用用用用使使使使物物物物体体体体表表表表面面面面产产产产生生生生很很很很小小小小的的的的塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形的方法来减小残余应力。这种处理方法主要有：的方法来减小残余应力。这种处理方法主要有：的方法来减小残余应力。这种处理方法主要有：的方法来减小残余应力。这种处理方法主要有：（1 1）使零件彼此碰撞；）使零件彼此碰撞；）使零件彼此碰撞；）使零件彼此碰撞；（2 2）用木棒打击表面；）用木棒打击表面

32、；）用木棒打击表面；）用木棒打击表面；（3 3）表面辊压和压平；）表面辊压和压平；）表面辊压和压平；）表面辊压和压平；（4 4）表面拉制；）表面拉制；）表面拉制；）表面拉制；（5 5）在模子中作表面校形或精压。）在模子中作表面校形或精压。）在模子中作表面校形或精压。）在模子中作表面校形或精压。2/6/20232/6/20232424Lesson TenLesson Tenn n这这这这种种种种方方方方法法法法仅仅仅仅使使使使工工工工件件件件产产产产生生生生表表表表面面面面变变变变形形形形，所所所所以以以以在在在在变变变变形形形形中中中中，于于于于工工工工件件件件表表表表面面面面层层层层中中中中

33、产产产产生生生生附附附附加加加加压压压压应应应应力力力力，在在在在工工工工件件件件中中中中层层层层产产产产生生生生附附附附加加加加拉拉拉拉应应应应力力力力。可可可可见见见见，此此此此方方方方法法法法只只只只能能能能减减减减小小小小第第第第一一一一种种种种残残残残余余余余应应应应力力力力，且且且且只只只只当当当当工工工工件件件件表表表表面面面面层层层层中具有残余拉应力时才能适用。中具有残余拉应力时才能适用。中具有残余拉应力时才能适用。中具有残余拉应力时才能适用。2/6/20232/6/20232525Lesson TenLesson Tenn n表表表表面面面面层层层层中中中中具具具具有有有有残

34、残残残余余余余拉拉拉拉应应应应力力力力的的的的板板板板材材材材经经经经表表表表面面面面辗辗辗辗压压压压后后后后，其其其其残残残残余余余余应应应应力力力力大大大大为为为为减减减减小小小小。在在在在一一一一定定定定限限限限度度度度内内内内，表表表表面面面面变变变变形形形形越越越越大大大大，残残残残余应力减小得越多。余应力减小得越多。余应力减小得越多。余应力减小得越多。2/6/20232/6/20232626Lesson TenLesson Tenn n实验证明，拉制黄铜棒经辗压后，其内部的实验证明，拉制黄铜棒经辗压后，其内部的残余应力发生如图所示的变化。可见，表面残余应力发生如图所示的变化。可见，

35、表面变形可使原来的残余应力几乎减小一倍，甚变形可使原来的残余应力几乎减小一倍，甚至可使表面拉应力变成压应力。至可使表面拉应力变成压应力。n n表面变形程度越大、残余应力减少得越多。表面变形程度越大、残余应力减少得越多。但此变形程度不应超过某一限度，一般是在但此变形程度不应超过某一限度，一般是在1.531.53以下。若超过此限度，会造成有害的以下。若超过此限度，会造成有害的后果，因为这样不但不会减小残余应力，反后果，因为这样不但不会减小残余应力，反而会使残余应力增加。而会使残余应力增加。2/6/20232/6/20232727Lesson TenLesson Ten黄铜捧在辗平前后的残余应力分布

36、图黄铜捧在辗平前后的残余应力分布图a纵向应力；纵向应力；b切向应力；切向应力；c径向应力径向应力(实线为拉制铜捧的残余攻力；虚线表示铜棒在碾平后的残余应力实线为拉制铜捧的残余攻力；虚线表示铜棒在碾平后的残余应力)2/6/20232/6/20232828Lesson TenLesson Ten残余应力的测定方法研究金属物体内残余应力的主要方法：研究金属物体内残余应力的主要方法：研究金属物体内残余应力的主要方法：研究金属物体内残余应力的主要方法：n n机械法机械法机械法机械法n n化学法化学法化学法化学法n nX X光法光法光法光法2/6/20232/6/20232929Lesson TenLes

37、son Ten机械法n n用用用用此此此此方方方方法法法法可可可可测测测测定定定定棒棒棒棒材材材材、管管管管材材材材等等等等一一一一类类类类物物物物体体体体内内内内的的的的残残残残余余余余应应应应力力力力，其其其其精精精精确确确确度度度度可可可可达达达达每每每每平平平平方方方方厘厘厘厘米米米米内内内内几几几几千千千千克。克。克。克。2/6/20232/6/20233030Lesson TenLesson Tenn n其具体测量方法是：截其具体测量方法是：截取一段长度为其直径三取一段长度为其直径三倍的棒材（或管材），倍的棒材（或管材），在其中心钻一通孔，然在其中心钻一通孔，然后用膛杆或钻头从内部

38、后用膛杆或钻头从内部逐次去除一薄层金属，逐次去除一薄层金属，每次去除约每次去除约5%5%的断面的断面积，去除后测量试样长积，去除后测量试样长度的延伸率度的延伸率 和直径和直径的延伸率的延伸率 。2/6/20232/6/20233131Lesson TenLesson Tenn n根据公式根据公式根据公式根据公式n n 和和和和n n绘绘绘绘制制制制这这这这些些些些数数数数值值值值与与与与钻钻钻钻孔孔孔孔剖剖剖剖面面面面积积积积F F的的的的关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线。并并并并用作图法求出此曲线上任一点的导数用作图法求出此曲线上任一点的导数用作图法求出此曲线上任一点的导数用作图法求出此曲线

39、上任一点的导数 和和和和 。2/6/20232/6/20233232Lesson TenLesson Ten变形与钻孔横断面积关系变形与钻孔横断面积关系 2/6/20232/6/20233333Lesson TenLesson Tenn n纵向应力纵向应力n n切向应力切向应力 n n径向应力径向应力 式中式中 F2/6/20232/6/20233434Lesson TenLesson Ten化学法化学法 n n化化化化学学学学法法法法是是是是定定定定性性性性研研研研究究究究残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的一一一一种种种种方方方方法法法法。此此此此方方方方法法法法是是是是将将将将试试试

40、试样样样样浸浸浸浸入入入入到到到到适适适适当当当当的的的的溶溶溶溶液液液液中中中中，测测测测量量量量出出出出自自自自开开开开始始始始侵侵侵侵蚀蚀蚀蚀到到到到发发发发现现现现裂裂裂裂纹纹纹纹的的的的经经经经过过过过时时时时间间间间，按按按按此此此此经经经经过的时间来判断残余应力的大小。过的时间来判断残余应力的大小。过的时间来判断残余应力的大小。过的时间来判断残余应力的大小。n n侵侵侵侵蚀蚀蚀蚀试试试试样样样样所所所所用用用用的的的的溶溶溶溶液液液液，对对对对于于于于含含含含锡锡锡锡青青青青铜铜铜铜可可可可用用用用水水水水银银银银及及及及含含含含水水水水银银银银的的的的盐盐盐盐类类类类，对对对对

41、于于于于钢钢钢钢可可可可用用用用弱弱弱弱碱碱碱碱及及及及硝硝硝硝酸酸酸酸盐类。盐类。盐类。盐类。2/6/20232/6/20233535Lesson TenLesson Tenn n在在在在判判判判断断断断应应应应力力力力的的的的形形形形式式式式时时时时，若若若若出出出出现现现现横横横横向向向向裂裂裂裂纹纹纹纹，则则则则可可可可认认认认为为为为是是是是纵纵纵纵向向向向应应应应力力力力作作作作用用用用的的的的结结结结果果果果，若若若若出出出出现现现现纵纵纵纵向向向向裂裂裂裂纹纹纹纹，可可可可认认认认为为为为是是是是横横横横向向向向应应应应力力力力作作作作用用用用的的的的结结结结果果果果。在在在在

42、实实实实际际际际中中中中准准准准确确确确地地地地确确确确定定定定裂裂裂裂纹纹纹纹出出出出现现现现的的的的时时时时间间间间比比比比较较较较困困困困难难难难，不不不不过过过过与与与与其其其其它它它它机机机机械械械械法法法法相相相相比比比比较较较较，还还还还是是是是可可可可以以以以定定定定性性性性地地地地看出破裂时间与残余应力的关系。看出破裂时间与残余应力的关系。看出破裂时间与残余应力的关系。看出破裂时间与残余应力的关系。2/6/20232/6/20233636Lesson TenLesson Ten用化学侵蚀法及机械方法实验冷轧黄用化学侵蚀法及机械方法实验冷轧黄铜残余应力的比较曲线铜残余应力的比较

43、曲线2/6/20232/6/20233737Lesson TenLesson Tenn n另另另另一一一一种种种种化化化化学学学学方方方方法法法法是是是是，将将将将试试试试样样样样吊吊吊吊浸浸浸浸在在在在适适适适当当当当的的的的溶溶溶溶液液液液里里里里，隔隔隔隔一一一一定定定定时时时时间间间间来来来来称称称称其其其其重重重重量量量量。这这这这样样样样就就就就可可可可以以以以得得得得到到到到一一一一个个个个重重重重量量量量减减减减小小小小量量量量与与与与经经经经过过过过时时时时间间间间的的的的关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线。与与与与标标标标准准准准曲曲曲曲线线线线相相相相比比比比较较较较，以以

44、以以判判判判定定定定残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的大大大大小小小小。所所所所得得得得到到到到的的的的曲曲曲曲线线线线的的的的位位位位置置置置比比比比标标标标准准准准曲曲曲曲线线线线越越越越高高高高，则则则则表表表表示物体内的残余应力越大示物体内的残余应力越大示物体内的残余应力越大示物体内的残余应力越大 2/6/20232/6/20233838Lesson TenLesson Ten用称重法测定残余应力的用称重法测定残余应力的试验曲线试验曲线2/6/20232/6/20233939Lesson TenLesson Tenn n化化化化学学学学方方方方法法法法对对对对于于于于测测测测定定

45、定定金金金金属属属属丝丝丝丝，薄薄薄薄条条条条等等等等类类类类型型型型的的的的工工工工件件件件内内内内的的的的残残残残余余余余应应应应力力力力是是是是十十十十分分分分合合合合适适适适的的的的。同同同同时时时时定定定定性性性性地地地地来来来来比比比比较较较较在在在在不不不不同同同同的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工制制制制度度度度和和和和热热热热处处处处理理理理制制制制度度度度中所出现的残余应力的大小也是很有用的。中所出现的残余应力的大小也是很有用的。中所出现的残余应力的大小也是很有用的。中所出现的残余应力的大小也是很有用的。2/6/20232/6/20234040Lesson TenLe

46、sson TenX射线法射线法n n在在在在X X射线法中可包括有劳埃法和德拜法。射线法中可包括有劳埃法和德拜法。射线法中可包括有劳埃法和德拜法。射线法中可包括有劳埃法和德拜法。n n在在在在劳劳劳劳埃埃埃埃法法法法中中中中可可可可根根根根据据据据干干干干扰扰扰扰斑斑斑斑点点点点形形形形状状状状的的的的变变变变化化化化来来来来定定定定性性性性地地地地确确确确定定定定残残残残余余余余应应应应力力力力。当当当当无无无无残残残残余余余余应应应应力力力力存存存存在在在在时时时时，各各各各干干干干扰扰扰扰斑斑斑斑点点点点呈呈呈呈点点点点状状状状分分分分布布布布。有有有有残残残残余余余余应应应应力力力力时

47、时时时，各各各各干扰斑点伸长，呈干扰斑点伸长，呈干扰斑点伸长，呈干扰斑点伸长，呈“星芒星芒星芒星芒”状。状。状。状。2/6/20232/6/20234141Lesson TenLesson Ten铝晶体的劳埃图铝晶体的劳埃图（a）铝晶体未变形的劳埃图；（）铝晶体未变形的劳埃图；（b）铝晶体塑性变形后的劳埃图）铝晶体塑性变形后的劳埃图2/6/20232/6/20234242Lesson TenLesson Tenn n用德拜法可以定量地测出所存在的残余用德拜法可以定量地测出所存在的残余应力。第一种残余应力可根据德拜图上应力。第一种残余应力可根据德拜图上衍射线条位置的变化来确定。第二种和衍射线条位

48、置的变化来确定。第二种和第三种残余应力可根据衍射线条的宽度第三种残余应力可根据衍射线条的宽度变化和强度的变化来确定。变化和强度的变化来确定。2/6/20232/6/20234343Lesson TenLesson Tenn n机机机机械械械械法法法法可可可可以以以以比比比比较较较较精精精精确确确确地地地地确确确确定定定定残残残残余余余余应应应应力力力力的的的的大大大大小小小小和分布，但在测定时要损害物体的整体性。和分布，但在测定时要损害物体的整体性。和分布，但在测定时要损害物体的整体性。和分布，但在测定时要损害物体的整体性。n n化化化化学学学学法法法法基基基基本本本本是是是是定定定定性性性性

49、的的的的测测测测定定定定，定定定定量量量量性性性性差差差差，也也也也需需需需要专门的试样。要专门的试样。要专门的试样。要专门的试样。n nX X射射射射线线线线法法法法是是是是一一一一种种种种“非非非非破破破破坏坏坏坏性性性性”的的的的测测测测定定定定方方方方法法法法，它它它它能能能能够够够够定定定定量量量量的的的的测测测测出出出出物物物物体体体体内内内内的的的的残残残残余余余余应应应应力力力力。但但但但此此此此方方方方法法法法仅仅仅仅适适适适用用用用于于于于能能能能够够够够给给给给出出出出较较较较清清清清晰晰晰晰敏敏敏敏锐锐锐锐的的的的衍衍衍衍射射射射线线线线条条条条的的的的某某某某些些些些材材材材料料料料，并并并并由由由由于于于于X X射射射射线线线线的的的的透透透透射射射射能能能能力力力力较较较较小小小小，只能探明物体接近表面部分的情况。只能探明物体接近表面部分的情况。只能探明物体接近表面部分的情况。只能探明物体接近表面部分的情况。2/6/20232/6/20234444Lesson TenLesson Ten课后作业课后作业Homeworkn n何何何何谓谓谓谓残残残残余余余余应应应应力力力力？它它它它导导导导致致致致何何何何后后后后果果果果？怎怎怎怎样样样样减减减减轻轻轻轻或或或或消除？消除？消除？消除？2/6/20232/6/20234545