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兩種方法的共同特點是，在工件上安裝應變花后，通過鉆取或取芯的機械過程，殘余應力狀態將發生變化。在這一過程中，殘余應力得到釋放，通過應變花測得過程前后應變的變化情況，可以計算出殘余應力。</p><p><strong>環芯法：</strong>即在應變花周圍提取環形槽。

在殘余應力分析時，只有將這些應力“釋放”，才能測定這些應力，并測量材料在非應力狀態下的彈性松弛程度。應力的釋放可以通過多種方式進行，如鉆孔法或環芯法等。 基于狀態定義應力 應力狀態細分如下: 單軸應力狀態：僅在拉伸和壓縮過程中發生。 雙軸或平面應力狀態：如果應力發生在相互垂直的兩個軸上，就會發生這種情況。

基于ANSYS的多層堆疊模塊焊接殘余應力分析及選材優化 張 彥，許 典，趙希芳 ( 南京電子技術研究所，江蘇 南京 210039)摘 要：分析了某多層堆疊模塊的焊接殘余應力，討論了各功能層不同選材、焊接順序對模塊殘余應力的影響，并給出了優化方案。

這就可以在材料的力學性能和組織基本不變的情況下達到降低材料焊接殘余應力的目的，大大提高材料的使用壽命和性能，在工程上具有重要的意義。接下來在不同加熱溫度和保溫時間對試件進行退火處理，通過測定試件焊接殘余應力的降低程度，研究在熱處理消除焊接殘余應力過程中加熱溫度和保溫時間的等效性問題。

圖6 化學法浸泡待測金屬 圖7 化學法的稱重曲線 X射線法 X射線法可利用X射線穿透金屬件，其中勞埃法是通過干擾斑點形狀的變化來定性地確定殘余應力

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所以了解殘留應力發生之原因及解決方法,將有助于成型更好的塑膠產品。課程大綱何謂殘余應力及殘余應力的量測方法注塑成型條件對殘余應力之影響應力痕發生原因之探討案例分享利用儀器直接觀測透明塑件應力

殘余應力及表面強化的影響：殘余壓應力提高疲勞強度；殘余拉應力降低疲勞強度。殘余壓應力的影響與外加應力的應力狀態有關，不同應力狀態，機件表面層的應力梯度不同。彎曲疲勞時,效果比扭轉疲勞大；拉壓疲勞時，影響較小。殘余壓應力顯著提高有缺口機件的疲勞強度，殘余應力可在缺口處集中，能有效地降低缺口根部的拉應力峰值。殘余壓應力的大小、深度、分布以及是否發生松弛都會影響疲勞強度。

殘余應力及表面強化的影響：殘余壓應力提高疲勞強度；殘余拉應力降低疲勞強度。殘余壓應力的影響與外加應力的應力狀態有關，不同應力狀態，機件表面層的應力梯度不同。彎曲疲勞時,效果比扭轉疲勞大；拉壓疲勞時，影響較小。殘余壓應力顯著提高有缺口機件的疲勞強度，殘余應力可在缺口處集中，能有效地降低缺口根部的拉應力峰值。殘余壓應力的大小、深度、分布以及是否發生松弛都會影響疲勞強度。

應力集中的影響 常規所講的疲勞強度，都是用精心加工的光滑試樣測得的，然而，實際機械零件都不可避免地存在著不同形式的缺口，如臺階、鍵槽、螺紋和油孔等。這些缺口的存在造成應力集中，使缺口根部的最大實際應力遠大于零件所承受的名義應力，零件的疲勞破壞往往從這里開始。 有效應力集中系數不僅受構件尺寸和形狀的影響，而且受材料的物理性質、加工、熱處理等多種因素的影響。

尺寸效應的存在，是把試驗室小試樣測得的疲勞數據運用于大尺寸實際零件中的一個重要問題，由于不可能把實際尺寸的零件上存在的應力集中、應力梯度等完全相似地在小試樣上再現出來，從而造成試驗室結果與某些具體零件疲勞破壞之間的互相脫節。

產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物理屈服強度，用σS（帕）表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點，通常把材料產生的殘余塑性變形為0.2％時的應力值作為屈服強度，稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ0.2表示。材料在斷裂前所達到的大應力值，稱抗拉強度或強度極限，用σb（帕）表示。塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷面收縮率。

σ 殘余應力材料內部作用力會導致殘余或固有應力，常見產生原因包括：鋼件淬火熱處理時體積不均勻變化、鑄件或注塑金屬/塑料件冷卻不均、焊接件或鍛件機械加工、大型構件自重影響等。殘余應力對材料的影響與載荷應力相似。ε 應變應變是一個無量綱值，表示材料長度相對于原始長度的相對變化。

由于內襯是通過焊接連接的，在焊接部分仍存在殘余應力，現實的應力評估還需要考慮殘余應力。圖5 閥門冷熱沖擊后閥座內襯不同方向所受的應力分布殘余應力計算結果表明，閥座內的正交殘余應力在流體流動方向為+ 350 MPa，在垂直方向為+ 500 MPa(圖6)。目前，尚缺乏這些殘余應力的實驗測量。事實上，由于材料和涂層厚度等數據的缺失，測量也是非常困難的。

有限元焊接模擬的主要結果舉例某大型車架焊接過程中的殘余應力分布— 未 完 待 續 —

（4）X射線表面殘余應力測量是一種直接的非破壞測量應力的方法，它只適用于晶體材料。應力變化是通過受應力的晶體材料對X射線衍射線的角度變化來確定的。現在已有專門的X射線應力測定儀，可用來無損地測定零部件的表面應力。六、化學成分分析化學分析包括常規、局部、表面和微區四種。

拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物理屈服強度，用σS（帕）表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點，通常把材料產生的殘余塑性變形為0.2％時的應力值作為屈服強度，稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ0.2表示。

(5) 構件在制造或裝配過程中，由于強拉伸、冷加工、熱處理、焊接等而引起的殘余應力。這些殘余應力疊加上工作應力后，有可能出現較大的應力集中。(6) 構件在加工或運輸中的意外碰傷和刮痕。

當塑件內的殘余內應力高于樹脂的彈性極限，或在一定的化學環境的侵蝕下時，塑件表面就會產生裂紋。對PC與PMMA透明樹脂所作的研究顯示，殘余內應力在表面層為壓縮形態，內層為伸張形態。 而表面壓應力依其表面冷卻狀況而定，冷的模具使熔融樹脂急速地冷卻下來，從而使得成型品產生較高的殘余內應力。模溫是控制內應力最基本的條件，稍許的改變模溫，對它的殘余內應力將有很大的改變。

在注塑工藝方面，上門蓋采用三點式進膠，中間部位存在澆口，下門蓋采用兩點式進膠，中間部位存在熔接線，在澆口和熔接線附近會產生殘余應力，這種殘余應力的存在會加劇門蓋在中間部位開裂的風險。