宏观残余应力的探究与优化考察

宏观残余应力又称为第一类残余应力，它是在宏观区域分布，跨越多个晶粒的平均应力。它的大小、方向和性质等可用常规的物理或机械方法进行测量。按残余应力产生的原因宏观残余应力可分为以下三种。

1.不均匀塑性变形产生的残余应力

材料通常由于加工的原因而引起不均匀的塑性变形，即材料不同部分的塑性变形量不相同，这样必然会在不同部分之间出现相对的压缩或拉伸变形，从而产生残余应力。滚压、拉拔、挤压、切削、喷丸等加工工艺都会引起不均匀的塑性变形。

2.热影响产生的残余应力

热影响产生的残余应力是复杂的。在加热或冷却的过程中，材料内部会存在温度梯度，由于这种不均匀加热或冷却造成不均匀的热胀冷缩，从而产生热应力。而当组织转变引起材料内部产生不均匀的体积变化时，则产生相变应力。由于热影响而产生塑性变形时，材料本身的屈服强度及弹性模量等力学特征值也要受到影响，从而也会影响应力变化。(www.xing528.com)

3.化学作用产生的残余应力

这种残余应力是由于表面向内部传递的化学变化或物理变化而产生的。比如瓷器，它是在表面涂上釉子原料，然后加热形成釉子，由于釉子有较大的膨胀系数，冷却后在釉子上产生拉应力而发生龟裂。裂纹是有规律的，每条裂纹大都和另一裂纹互相连接起来，这种龟裂能使沿其垂直方向的拉应力消失。而泥土龟裂所形成的裂纹交角恰好为120°的星形裂纹。

钢材在进行渗氮时，表面会产生比体积较大的化合物层，表面便产生了很大的残余压应力。渗碳时也会发生类似情况。这主要是因为化学变化导致密度变化所造成的。