殘余(yu)(yu)應力(li)，也稱內(nei)應力(li)，是消(xiao)除外力(li)或不均(jun)勻的溫(wen)度(du)場等作(zuo)用后仍留在物體(ti)內(nei)的自相平衡的內(nei)應力(li)。殘余(yu)(yu)應力(li)是由于金屬內(nei)部(bu)組織(zhi)，發生了不均(jun)勻的體(ti)積變化而產(chan)生的，機械加(jia)工(gong)和(he)強化工(gong)藝都能引起(qi)殘余(yu)(yu)應力(li)。

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按照不(bu)同(tong)的(de)標(biao)準，殘余應(ying)(ying)力(li)可分(fen)為(wei)不(bu)同(tong)的(de)類別(bie)，按應(ying)(ying)力(li)產生的(de)原因可將其分(fen)為(wei)熱應(ying)(ying)力(li)、相變(bian)應(ying)(ying)力(li)、收縮應(ying)(ying)力(li)；按照殘余應(ying)(ying)力(li)影響(xiang)區域的(de)不(bu)同(tong)，可將其分(fen)為(wei)宏觀(guan)殘余應(ying)(ying)力(li)、微(wei)觀(guan)殘余應(ying)(ying)力(li)和點陣畸變(bian)等。

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殘余應力的影響

殘余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)一般是有(you)害(hai)的(de)，具有(you)內(nei)(nei)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)的(de)工(gong)件(jian)，是處(chu)在一種不(bu)穩(wen)定狀(zhuang)態之中，其內(nei)(nei)部(bu)的(de)組織有(you)強(qiang)烈地恢(hui)復到(dao)沒(mei)有(you)內(nei)(nei)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)的(de)穩(wen)定狀(zhuang)態的(de)傾向，因(yin)此會(hui)(hui)對工(gong)件(jian)屈服強(qiang)度(du)、疲勞壽命(ming)、變形、脆性(xing)破壞及耐蝕(shi)性(xing)等多方(fang)面造(zao)成影響。如工(gong)件(jian)在不(bu)適當(dang)的(de)熱處(chu)理、焊接或切削加工(gong)后(hou)，殘余(yu)(yu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)會(hui)(hui)引起零件(jian)發(fa)生(sheng)翹曲或扭曲變形，甚至(zhi)開裂(lie)(lie)，或經淬火、磨削后(hou)表面會(hui)(hui)出(chu)現裂(lie)(lie)紋。

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在內應力作用(yong)下(xia)，工(gong)(gong)件(jian)的(de)形狀逐(zhu)漸改(gai)變從而喪失其(qi)原有精(jing)度(du)。殘(can)余應力的(de)存在有時不會(hui)立即表現(xian)為缺陷，而當工(gong)(gong)件(jian)在工(gong)(gong)作中因(yin)工(gong)(gong)作應力與(yu)殘(can)余應力的(de)疊加(jia)，使總應力超過強(qiang)度(du)極限(xian)時，便會(hui)出現(xian)裂紋(wen)和斷(duan)裂。如果把存在內應力的(de)工(gong)(gong)件(jian)投入使用(yong)，則會(hui)因(yin)其(qi)在使用(yong)中的(de)變形而破壞(huai)整體結(jie)構(gou)。

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此外，由(you)于工件內部的(de)殘余(yu)應力，使其(qi)處于高(gao)能量狀態，易與氧化(hua)介(jie)質發生化(hua)學作用，造成(cheng)腐蝕(shi)，從而降低(di)了其(qi)自身的(de)耐蝕(shi)性(xing)。不(bu)僅如此，殘余(yu)應力還(huan)改變了材料表(biao)面受載時的(de)應力分布，降低(di)疲勞強度。

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殘余應力的檢測

對(dui)于殘余應力的檢(jian)測，有(you)超聲(sheng)波(bo)法(fa)(fa)(fa)、X射線法(fa)(fa)(fa)、掃描電(dian)鏡(jing)法(fa)(fa)(fa)、磁學檢(jian)測法(fa)(fa)(fa)和盲(mang)孔法(fa)(fa)(fa)等(deng)方(fang)法(fa)(fa)(fa)，每種方(fang)法(fa)(fa)(fa)均(jun)有(you)其(qi)(qi)各自的特點。相比(bi)較(jiao)而言，超聲(sheng)波(bo)應力檢(jian)測法(fa)(fa)(fa)具有(you)諸多方(fang)面(mian)顯著(zhu)優(you)點，其(qi)(qi)為無損檢(jian)測法(fa)(fa)(fa)，不(bu)損傷材料，測量(liang)深度大，操(cao)作簡便、快(kuai)捷，可進行野外(wai)檢(jian)測作業等(deng)。

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超(chao)聲波(bo)應(ying)(ying)力(li)測量法是基于材(cai)料(liao)的(de)聲彈(dan)性理論(lun)，即依據(ju)被測對象中超(chao)聲波(bo)傳播速度與應(ying)(ying)力(li)之間存在(zai)的(de)固有關系，將這(zhe)種特性轉為數字(zi)信號表(biao)征(zheng)的(de)力(li)學(xue)定量檢(jian)測手(shou)段。隨著超(chao)聲波(bo)應(ying)(ying)力(li)檢(jian)測技術的(de)快速發展，已(yi)經在(zai)石(shi)油(you)化(hua)工、油(you)氣管道(dao)、航(hang)空航(hang)天、鋼結構(gou)和橋(qiao)梁建筑(zhu)等工程領域當(dang)中獲(huo)得(de)廣泛應(ying)(ying)用。

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為(wei)(wei)對超(chao)聲(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)法進(jin)行(xing)規(gui)(gui)范(fan)，目(mu)前(qian)已有(you)(you)GB/T 32073-2015《無損(sun)檢(jian)測(ce)(ce) 殘余(yu)應(ying)力(li)(li)超(chao)聲(sheng)臨(lin)界(jie)折射縱(zong)波(bo)檢(jian)測(ce)(ce)方法》、T/CMCA 4007-2019《鋼結(jie)構殘余(yu)應(ying)力(li)(li)超(chao)聲(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)技術規(gui)(gui)程》等標準規(gui)(gui)范(fan)，在具(ju)體檢(jian)測(ce)(ce)時可按照(zhao)相關要求(qiu)進(jin)行(xing)操作(zuo)。為(wei)(wei)對超(chao)聲(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)法進(jin)行(xing)規(gui)(gui)范(fan)，目(mu)前(qian)已有(you)(you)GB/T 32073-2015《無損(sun)檢(jian)測(ce)(ce) 殘余(yu)應(ying)力(li)(li)超(chao)聲(sheng)臨(lin)界(jie)折射縱(zong)波(bo)檢(jian)測(ce)(ce)方法》T/CMCA 4007-2019《鋼結(jie)構殘余(yu)應(ying)力(li)(li)超(chao)聲(sheng)檢(jian)測(ce)(ce)技術規(gui)(gui)程》等標準規(gui)(gui)范(fan)，在具(ju)體檢(jian)測(ce)(ce)時可按照(zhao)相關要求(qiu)進(jin)行(xing)操作(zuo)。

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耦(ou)合(he)(he)劑的(de)選擇是采用(yong)超聲(sheng)波法時較為關鍵(jian)的(de)一個方(fang)面(mian)，過程中(zhong)應使(shi)用(yong)適當(dang)的(de)耦(ou)合(he)(he)劑，以(yi)保證在工作溫度范圍內探(tan)頭與被檢件表面(mian)具有穩定可靠的(de)超聲(sheng)耦(ou)合(he)(he)，且不損(sun)傷(shang)檢測(ce)對象表面(mian)。需要注意(yi)的(de)是，在進行校準和檢測(ce)過程中(zhong)，或者其他相(xiang)關環節(jie)，均(jun)應使(shi)用(yong)相(xiang)同的(de)耦(ou)合(he)(he)劑，并保持相(xiang)同的(de)耦(ou)合(he)(he)狀態。

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檢(jian)測過程中應(ying)使(shi)探(tan)頭與被檢(jian)構件表面穩固密(mi)實結合(he)(he)，耦合(he)(he)接觸力(li)(li)應(ying)保持(chi)恒定且與校準過程一致(zhi)，也可采(cai)用(yong)手工、磁(ci)吸(xi)、真空吸(xi)盤(pan)或彈簧等方法產生壓緊(jin)力(li)(li)。還應(ying)注意獲取受檢(jian)工件的(de)溫(wen)(wen)度，按照相關規定對溫(wen)(wen)度變化帶來的(de)殘余應(ying)力(li)(li)檢(jian)測誤(wu)差進行補償。

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結語

殘(can)余應(ying)(ying)(ying)力的(de)存(cun)在(zai)會給工(gong)(gong)件內部結構(gou)(gou)產生(sheng)一定的(de)影響，除(chu)采用科學的(de)方法加強(qiang)對殘(can)余應(ying)(ying)(ying)力的(de)檢(jian)測外，也應(ying)(ying)(ying)積極采取相應(ying)(ying)(ying)措施，盡量(liang)減(jian)小(xiao)或消(xiao)除(chu)殘(can)余應(ying)(ying)(ying)力的(de)負面(mian)影響。如：采用合理的(de)設計方案和(he)工(gong)(gong)藝結構(gou)(gou)，避免出現厚薄不(bu)勻、尖角結構(gou)(gou)等情況；采用合理的(de)切(qie)削條件，以減(jian)小(xiao)切(qie)削力和(he)降(jiang)低切(qie)削溫度，減(jian)小(xiao)殘(can)余應(ying)(ying)(ying)力。