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残余应力对金属构件的影响有哪些

来源:北京华欧世纪光电技术有限公司   2023年02月09日 11:21  

金属构件中的残余应力大多数表现出很大的危害作用;如使构件的强度降低、降低工件疲劳极限、造成应力腐蚀和脆性断裂,由于残余应力的松弛,使构件产生变形,影响了构件的尺寸精度。因此降低和消除构件的残余应力,就显得十分必要。

主要影响有:


1)对屈服极限的影响

如果材料具有拉伸残余应力,相当于提高了应力-应变曲线的坐标原点,即相当于降低了材料的拉伸屈服极限。如果材料具有压缩残余应力的情况,使拉伸屈服极限提高,而压缩屈服极限降低

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2)对疲劳寿命的影响

当受到交变应力的构件存在压缩残余应力时,该构件的疲劳强度会有所提高,而存在拉伸残余应力时其疲劳强度会有所下降。因此在实际应用中往往通过表面硬化处理产生压缩残余应力,从而有效地提高疲劳强度。


3)对构件变形的影响

残余应力对构件变形的影响包括两个方面:一是构件抗静、动载荷的变形能力;另一方面是荷载卸除后变形的恢复能力。


4)对脆性破坏的影响

脆性破坏是构件在几乎不存在塑性变形的情况下突然开裂。它在温度突然下降或变形速度突然增大的情况下,最容易发生。

残余应力是作为初始应力存在于构件内,特别是拉伸残余应力与作用拉应力叠加而加速了脆性破坏。

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5)对应力腐蚀开裂的影响

试验证明,拉应力和腐蚀共存是应力腐蚀的必要条件。拉应力使腐蚀破坏加速,这是应力对腐蚀的作用。而残余应力的存在则必有拉伸应力,因此对于承受腐蚀的金属构件来说,残余应力也起到了应力腐蚀的作用

对于压缩残余应力则恰恰相反,可以防止和减低应力腐蚀开裂现象。防止应力腐蚀开裂的现场措施有表面压延、喷丸和氮化处理等,其原理都是使构件表面产生压缩残余应力。(转载)




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