殘余應(yīng)力的產(chǎn)生(編輯修改稿)
2025-07-19 12:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 大小，與殘余應(yīng)力的分布位置有關(guān)。[2]殘余應(yīng)力是一個不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)構(gòu)件受到外力、溫度等其它因素作用時，由于這些作用應(yīng)力與殘余應(yīng)力的相互作用，使構(gòu)件某些局部呈現(xiàn)塑性變形，截而內(nèi)殘余應(yīng)力重新分布，當(dāng)外在因素去除時整個構(gòu)件都要發(fā)牛變形。構(gòu)件在使用過程中，殘余應(yīng)力將發(fā)生松弛，所以殘余應(yīng)力影響著構(gòu)件穩(wěn)定性。這也是工程部門最關(guān)心的問題之一。殘余應(yīng)力對構(gòu)件變形的影響包括兩個方面：一方而是構(gòu)件抗靜、動載荷的變形能力；另一方而是載荷卸載后變形恢復(fù)的能力。殘余應(yīng)力在這兩個方而對構(gòu)件的影響是很大的，因此人們一直在研究消除這此影響的有效方法。如果材料是脆性材料，由于材料不能進(jìn)行塑性變形，隨著外力的增加，構(gòu)件中不可能應(yīng)力均勻化。應(yīng)力峰值將不斷增加，直至達(dá)到材料的屈服極限，發(fā)生局部破壞，最后導(dǎo)致整個構(gòu)件斷裂。脆性材料殘余應(yīng)力的存在，會使承載能力下降，導(dǎo)致斷裂。對于塑性材料，在低溫環(huán)境下存在三向拉伸殘余應(yīng)力的作用，會阻礙塑性變形的產(chǎn)生，從而也會大大降低構(gòu)件的承載能力。對于焊接構(gòu)件，只要構(gòu)件和焊道本身具有較好的塑性變形能力(沒有低溫、動荷載等使鋼材變脆的不利因素)，殘余應(yīng)力不會降低構(gòu)件的靜力強(qiáng)度。因?yàn)橛袣堄鄳?yīng)力的構(gòu)件承受逐漸增大的軸心拉力時，外荷載引起的拉應(yīng)力將疊加截面的殘余應(yīng)力。在加載過程中，應(yīng)力不斷增加，當(dāng)疊加總應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限fy，構(gòu)件中存在殘余拉應(yīng)力的截而提前進(jìn)入塑性區(qū)，后增長的外荷載僅由截而的彈性區(qū)承擔(dān)，隨荷載的增大，彈性區(qū)減少，塑性區(qū)增大，內(nèi)部應(yīng)力不斷疊加，應(yīng)力發(fā)生重新分布，直至整個截面上的應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限時為止。由于截面殘余應(yīng)力為自相平衡應(yīng)力分布，故靜力荷載相等，即殘余應(yīng)力不會降低構(gòu)件的靜力強(qiáng)度。但是塑性材料在一定條件下會失去塑性，變成脆性或者構(gòu)件材料塑性較低，殘余應(yīng)力將會影響構(gòu)件的靜力強(qiáng)度。因?yàn)闃?gòu)件無足夠的塑性變形產(chǎn)生，在加載過程中，應(yīng)力峰值不斷增加，直至達(dá)到材料強(qiáng)度極限后發(fā)生破壞。因而殘余應(yīng)力對其有影響。鋼材在循環(huán)應(yīng)力多次反復(fù)作下裂縫生成、擴(kuò)展以致斷裂破壞的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞。殘余應(yīng)力的存在使變荷載產(chǎn)生的應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，應(yīng)力幅值產(chǎn)生變化，將對結(jié)構(gòu)抗疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。因此，如應(yīng)力集中處存的著殘余拉應(yīng)力較大，疲勞強(qiáng)度就降低。應(yīng)力集中系數(shù)越高，殘余應(yīng)力的影響也就越顯著，因此，提高疲勞強(qiáng)度，不僅應(yīng)從調(diào)節(jié)和消除殘余應(yīng)力著手，而且應(yīng)從上藝和設(shè)計(jì)上來降低結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中系數(shù)，從而降低殘余應(yīng)力對疲勞強(qiáng)度的不利影響。脆性破壞是指構(gòu)件在幾乎不存在塑性變形情況下突然開裂，并快速在整個截面內(nèi)傳播直至破壞。它在低溫或者變形速率增加情況下最容易發(fā)生。焊接結(jié)構(gòu)中殘余
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