
【化】 residual stress
residue; leavings; overmeasure; overplus; remain; remainder; remnant; spare
surplus
【醫】 R.; residue; residuum; rest; vestige; vestigium
【經】 overplus
stress
【化】 stress
【醫】 stress
剩餘應力(Residual Stress)是材料科學和工程力學中的重要概念,指物體在無外部載荷作用時内部存在的自平衡應力。這類應力通常由材料經曆非均勻塑性變形、熱處理或制造加工過程(如焊接、鑄造、鍛造)後形成。其核心特征為:應力分布與外力無關,且未釋放時保持靜态平衡狀态。
從漢英詞典釋義角度,中文“剩餘”對應英文“residual”,強調應力狀态的持續存留性;“應力”對應“stress”,即單位面積上的内力。該術語在ASTM E837标準中被定義為“存留在已解除所有外力的彈性體中的應力系統”。
專業領域應用與影響:
檢測方法:
該應力體系對工程結構的疲勞壽命、尺寸穩定性及應力腐蝕敏感性具有顯著影響。劍橋大學材料系研究顯示,合理控制殘餘壓應力可提升齒輪接觸疲勞壽命達30%。
殘餘應力(也稱剩餘應力)是指材料或構件在外部載荷消除後,内部仍存在的自平衡内應力。這種應力并非由外力直接引起,而是由加工、變形或溫度變化等過程導緻内部變形不均勻而産生。以下從定義、來源、分類及影響等方面詳細解釋:
殘餘應力是物體在無外力作用時,内部保持平衡的固有應力。它的本質源于材料在加工過程中不均勻的塑性變形或相變(如熱脹冷縮差異)。例如金屬鑄造冷卻時,外層比中心冷卻更快,導緻收縮差異産生殘餘應力。
分類依據 | 類型與特點 |
---|---|
作用範圍 | • 宏觀應力(第Ⅰ類):跨越多個晶粒,影響整體變形 • 微觀應力(第Ⅱ類):存在于晶粒或原子尺度 |
産生工藝 | 鑄造應力、焊接應力、磨削應力等 |
殘餘應力滿足自平衡條件:
$$
sum F_x = 0, quad sum F_y = 0, quad sum M = 0
$$
這意味着應力在材料截面上的積分總和為零。
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