残余应力计算

我们难免会遇到结构比较特殊的地方，如尖角、圆孔、切槽、螺纹或其它形状发生急剧变化的几何截面处，在这些部位应力不再是均匀分布，而是产生集中的高应力，这是弹性力学的一个基本概念，也是真实存在的一种应力集中现象。但在有限元计算中这些部位的存在并施加载荷或位移边界条件后 通常会造成不收敛的现象，即使计算收敛了，但计算出的应力非常大，已远远超出真实的应力范围，那这时候就要考虑是不是产生应力奇异了。一个是真实存在的应力集中，一个是虚假的不存在的应力奇异，真假还需从其产生的原因进行认识。残余应力的产生和消除需要考虑材料的性质和特定环境下的影响因素。残余应力计算

残余应力的检测方法有很多，根据其测试过程对被测构件是否产生破坏，可以分为有损检测法和无损检测法。有损检测法：有损检测法分为钻孔法、压痕法、环心法、切槽法、取条法等，较为常见的是钻孔法(也称盲孔法)，是一种对构件破坏性相对较小的检测方法。操作时对存在残余应力构件的表面钻一个小孔，使小孔处的残余应力得以释放，再通过粘贴在孔邻近区域的应变片来测量相应的位移和应变，较后可以通过计算来得到在钻孔处深度方向上的平均残余应力值。钻孔法需要对待测物体局部取样，而且测试后损坏不可逆，一般适用于棒形或管形的物体。但又因为其会对被测部件造成损伤的缺点，严重制约了它的应用范围和发展前景。残余应力计算残余应力的研究需要综合使用材料科学、力学等多门学科知识。

焊接应力的产生：焊接中.焊缝处温度迅速升高，体积膨胀。热影响区温度低，阻碍焊缝膨胀，结果焊缝处产生压应力，热影响区产生拉应力。但此时焊缝处于塑性状态，焊缝被压应力墩粗，松弛了此应力。焊后冷却时，热影响区冷却速度快，很快进入弹性状态，焊缝处温度高，处于塑性状态。这时焊缝收缩，较热影响区收缩慢，焊缝阻碍热影响区收缩，焊缝仍受压应力，影响区受拉应力。但焊缝处于塑性状态，焊缝的塑性墩粗，松弛了此应力。热影响区温度不断降低，冷却速度也变慢，当焊缝的冷却速度高于热影响区时，焊缝收缩较快，焊缝的收缩受到热影响区阻碍，应力方向发生了转变，焊缝受拉应力，热影响区受压应力。当焊缝和热影响区都进入弹性状态时，因焊缝温度高，冷却速度快，收缩量大，热影响区温度低，冷却速度低，收缩量小，焊缝收缩受到热影响区阻碍，结果焊缝受拉应力，热影响区受压应力。此时没有塑性变形，这一对压应力，随着温度的降低，焊缝收缩受阻碍越来越大，拉应力也越来越大，直至室温，拉应力可近似于屈服极限。

在机械加工过程中，残余应力普遍存在，严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度，甚至引起腐蚀开裂。但由于其直观性差和不易检测等因素，往往被人们忽视。实际上，残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重，特别是当其存在于承力件和转动件上时，可能会带来重大事故。研究残余应力，对避免其带来的危害、延长工件使用寿命、缩短企业制造成本，具有积极作用。首先来一段官方的定义：残余应力(ResidualStress)是工件在制造过程中，受到来自各种工艺等因素的作用与影响，当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响就是残余应力。测量残余应力可以评估材料的质量。

振动时效是利用共振原理来消除和均化金属铸件、锻件、焊接结构件、有色金属等零件的残余应力，以防止零件尺寸变形和开裂。无环境污染、不受零件大小、场地等限制、且时效效果直观，并优于热时效。投资少适用性强。与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉，现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大，如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉，不只造价昂贵、利用率低，而且炉内温度很难均匀，消除应力效果差。采用振动时效可以完全避免这些问题。振动消除应力实际上就是用周期的动应力与残余应力叠加，使构件局部产生塑性变形而释放应力。残余应力的研究需要考虑不同环境下的影响因素。残余应力计算

残余应力会影响材料的成形和性能。残余应力计算

振动消除应力实际上就是用周期的动应力与残余应力叠加，使构件局部产生塑性变形而释放应力。这里，残余应力是作为平均应力提高周期应力水平而起作用。振动处理是对构件施加一交变应力，如果交变应力幅与构件上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极限时，这些点将产生塑性变形。如果这种循环应力使某些点产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到材料的屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，况且这些塑性变形往往是首先发生在残余应力较大的点上，因此，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是用振动时效设备可消除残余应力的机理。振动消除残余应力是在交变应力达到一定周次后实现的，这就是包辛格效应的结果。残余应力计算