一 殘余應(yīng)力的概念:
通常講，一個(gè)物體，在沒(méi)有外力和外力矩作用、溫度達(dá)到平衡、相變已經(jīng)終止的條件下，其內(nèi)部仍然存在并自身保持平衡的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力。
按照德國(guó)學(xué)者馬赫勞赫提出的分類方法，內(nèi)應(yīng)力分為兩類：
第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力是存在于材料的較大區(qū)域（很多晶粒）內(nèi)，并在整個(gè)物體各個(gè)截面保持平衡的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)一個(gè)物體的第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力平衡和內(nèi)力矩平衡被破壞時(shí)，物體會(huì)產(chǎn)生宏觀的尺寸變化。
第Ⅱ類內(nèi)應(yīng)力是存在于較小范圍（一個(gè)晶粒或晶粒內(nèi)部的區(qū)域）的內(nèi)應(yīng)力。 第Ⅱ類內(nèi)應(yīng)力是存在于極小范圍（幾個(gè)原子間距）的內(nèi)應(yīng)力。
在工程上通常所說(shuō)的殘余應(yīng)力就是第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。到目前為止，第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量技術(shù)為完善，它們對(duì)材料性能和構(gòu)件質(zhì)量的影響也研究得為透徹。
除了這樣的分類方法以外，工程界也習(xí)慣于按產(chǎn)生殘余應(yīng)力的工藝過(guò)程來(lái)歸類和命名，例如鑄造應(yīng)力、焊接應(yīng)力、熱處理應(yīng)力、磨削應(yīng)力、噴丸應(yīng)力等等，而且一般指的都是第Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。
二 殘余應(yīng)力的作用：
機(jī)械零部件和大型機(jī)械構(gòu)件中的殘余應(yīng)力對(duì)其疲勞強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕能力、尺寸穩(wěn)定性和使用壽命有著十分重要的影響。
適當(dāng)?shù)?、分布合理的殘余壓?yīng)力可能成為提高疲勞強(qiáng)度、提高抗應(yīng)力腐蝕能力，從而延長(zhǎng)零件和構(gòu)件使用壽命的因素；而不適當(dāng)?shù)?span style="color:rgb(0, 0, 255)">殘余應(yīng)力則會(huì)降低疲勞強(qiáng)度，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，失卻尺寸精度，甚至導(dǎo)致變形、開(kāi)裂等早期失效事故。
X射線衍射法測(cè)定殘余應(yīng)力（一）
三 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生：
在機(jī)械制造中，各種工藝過(guò)程往往都會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。但是，如果從本質(zhì)上講，產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因可以歸結(jié)為：
1.不均勻的塑性變形；
2.不均勻的溫度變化；
3.不均勻的相變。
四 殘余應(yīng)力的調(diào)整：
針對(duì)工件的具體服役條件，采取一定的工藝措施，消除或降低對(duì)其使用性能不利的殘余拉應(yīng)力，有時(shí)還可以引入有益的殘余壓應(yīng)力分布，這就是殘余應(yīng)力的調(diào)整問(wèn)題。
通常調(diào)整殘余應(yīng)力的方法有：
1.加熱，即回火處理,利用殘余應(yīng)力的熱松弛效應(yīng)消除或降低殘余應(yīng)力。
2.施加靜載，使工件產(chǎn)生整體或局部、甚至微區(qū)的塑性變形，也可以調(diào)整工件的殘余應(yīng)力。例如大型壓力容器，在焊接之后，在其內(nèi)部加壓，即所謂的“脹形”，使焊接接頭發(fā)生微量塑性變形，以減小焊接殘余應(yīng)力。
3.振動(dòng)時(shí)效，英文叫做Vibration Stress Relief,簡(jiǎn)稱VSR 。在上，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家起始于上世紀(jì)50年代，我國(guó)從70年代研究和推廣。振動(dòng)消除應(yīng)力主要特點(diǎn)：
（1）、處理時(shí)間短；
（2）、適用范圍廣；
（3）、能源消耗少；
（4）、設(shè)備投資小，操作簡(jiǎn)便。
4.錘擊、噴丸、滾壓等。噴丸強(qiáng)化是行之有效、應(yīng)用廣泛的強(qiáng)化零件的手段，噴丸的同時(shí)也改變了表面殘余應(yīng)力狀態(tài)和分布，而噴丸產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力又是強(qiáng)化機(jī)理中的重要因素。
(如需進(jìn)一步了解有關(guān)噴丸強(qiáng)化技術(shù)，推薦如下專著和文獻(xiàn)：
1.劉鎖（王仁智），《金屬材料的疲勞性能與噴丸強(qiáng)化工藝》，國(guó)防工業(yè)出版社，1977
2.王仁智，吳培遠(yuǎn)，《疲勞失效分析》，機(jī)械工業(yè)出版社，1987
3.王仁智，《噴丸強(qiáng)化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展》，材料工程，No1,1989)
X射線衍射法測(cè)定殘余應(yīng)力（二）
五 殘余應(yīng)力的測(cè)量方法：
殘余應(yīng)力的測(cè)量方法可以分為有損和無(wú)損兩大類。
有損測(cè)試方法就是應(yīng)力釋放法，也可以稱為機(jī)械的方法；無(wú)損方法就是物理的方法。
機(jī)械方法目前用得多的是鉆孔法（盲孔法），其次還有針對(duì)一定對(duì)象的環(huán)芯法。
物理方法中用得多的是X射線衍射法，其他主要物理方法還有中子衍射法、磁性法和超聲法。
X射線衍射法依據(jù)X射線衍射原理，即布拉格定律。布拉格定律把宏觀上可以準(zhǔn)確測(cè)定的衍射角同材料中的晶面間距建立確定的關(guān)系。材料中的應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的彈性應(yīng)變必然表征為晶面間距的相對(duì)變化。當(dāng)材料中有應(yīng)力σ存在時(shí)，其晶面間距d 必然隨晶面與應(yīng)力相對(duì)取向的不同而有所變化，按照布拉格定律，衍射角2θ也 會(huì)相應(yīng)改變。因此有可能通過(guò)測(cè)量衍射角2θ隨晶面取向不同而發(fā)生的變化來(lái)求得應(yīng)力σ。
從這里可以看出X射線衍射法測(cè)定應(yīng)力的原理是成熟的，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的歷程，在國(guó)內(nèi)外，測(cè)量方法的研究深入而廣泛，測(cè)試技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)比較完善，不但可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究，可且可以應(yīng)用到各種實(shí)際工件，包括大型工件的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
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