作者：admin 發(fā)布時(shí)間：2020-03-14 17:56 瀏覽次數(shù) :
殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件變形的影響
殘余應(yīng)力是一個(gè)不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)構(gòu)件受到外力作用時(shí)，作用應(yīng)力與殘余應(yīng)力相互作用，使某些局部呈現(xiàn)塑性變形，截面內(nèi)應(yīng)力重新分析，當(dāng)外力作用去除時(shí)整個(gè)構(gòu)件將要發(fā)生變形。所以殘余應(yīng)力明顯的影響著加工后的構(gòu)件的精度。這也是機(jī)械和工程部門(mén)最關(guān)心的問(wèn)題之一。
實(shí)踐已證明，具有表面拉伸殘余應(yīng)力的構(gòu)件其尺寸穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如具有表面壓縮殘余應(yīng)力的構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性好。
殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件變形的影響包括兩個(gè)方面，一方面是構(gòu)件抗靜、動(dòng)荷載的變形能力，另一方面是荷載卸除后變形的恢復(fù)能力。殘余應(yīng)力在這兩個(gè)方面對(duì)構(gòu)建的影響是很大的，因此人們一直在研究消除這些影響的有效方法。
§2.33殘余應(yīng)力對(duì)金屬脆性破壞的影響
脆性破壞是構(gòu)建在幾乎不存在塑性變形情況下的突然開(kāi)裂。它在溫度突然下降或變形速度突然上升的情況下最易發(fā)生。這是塑性變形處于壓抑狀態(tài)，如在突然受到較大的作用應(yīng)力等原因，就易于發(fā)生存型斷裂破壞。殘余應(yīng)力是作為初始應(yīng)力存在于構(gòu)件內(nèi)，特別是拉伸殘余應(yīng)力與作用拉應(yīng)力疊加而加速了脆性破壞。
有關(guān)文獻(xiàn)中做了殘余應(yīng)力對(duì)脆性破壞的影響實(shí)驗(yàn)，吧76×91cm、厚2cm的軟鋼板對(duì)焊起來(lái)。在焊縫處沿結(jié)合方向的殘余應(yīng)力是接近焊接金屬屈服極限的拉應(yīng)力。
將焊好的試件的一部分作退貨處理以消除焊接應(yīng)力，再與未經(jīng)退火處理的試件一起放在-13℃下冷卻，發(fā)現(xiàn)經(jīng)退火處理的時(shí)間未出現(xiàn)裂紋，而沒(méi)退火的試件即使在無(wú)外力作用下也出現(xiàn)了脆性裂紋。分析其原因是在溫度的快速下降時(shí)，材料塑性下降所引起的脆性破壞。
有關(guān)文獻(xiàn)中也給出類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論：殘余應(yīng)力與開(kāi)裂有直接關(guān)系，且產(chǎn)生的裂紋全都是存在于拉伸殘余應(yīng)力范圍內(nèi)。可見(jiàn)殘余應(yīng)力不僅直接影響到裂紋的擴(kuò)展，而且降低了材料脆性破壞的作用應(yīng)力的臨界應(yīng)力極限，加速了脆性破壞。
殘余應(yīng)力產(chǎn)生的脆性破壞在焊接件中是極易發(fā)生的。某重型汽車(chē)廠(chǎng)生產(chǎn)的車(chē)價(jià)由于焊接裂紋而大批報(bào)廢。某造船廠(chǎng)鑄造的十幾噸重的大型鏈輪箱，因開(kāi)箱溫度過(guò)高而室溫較低，殼體交角處從上至下出現(xiàn)斷裂裂紋，裂紋速度發(fā)展很快。這些都說(shuō)明在無(wú)外力作用下而產(chǎn)生的脆性破壞完全是由殘余應(yīng)力拉應(yīng)力造成的結(jié)果。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都在大量研究殘余應(yīng)力對(duì)裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展的影響。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件施加定量的殘余應(yīng)力是比較困難的，因此該項(xiàng)研究受到較大的限制而進(jìn)展不快。
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