是什么导致残余应力？
当工件（尤其是焊接部件）的应力超过其弹性极限时，会产生残余应力，从而导致塑性变形。这些应力产生的主要原因有三个：
l 热变化
当工件从高温（例如焊接后）冷却后，整个受热面的冷却速率通常会有很大差异。工件的表面和内部所经历的冷却速率的差异导致热收缩的局部变化。不同的热收缩会产生不均匀的应力。在冷却过程中，表面以更快的速度冷却，从而压缩了中心处的加热材料。当中心的材料试图冷却时，它受到较冷的外部材料的约束。因此，内部将具有残余拉伸应力，而部件的外部将具有残余压缩应力。
l 相变
当材料进行相变时，新形成的相与尚未经历相变的周围材料之间发生体积差。体积差异导致材料膨胀或收缩，从而导致残余应力。
l 机械加工
当塑性变形在经历制造过程（例如弯曲，拉伸，挤压和轧制）的工件的横截面中不均匀时，也会产生残余应力。当一种材料变形时，一个部件是弹性的而另一塑料。一旦消除了载荷，材料将尝试恢复变形的弹性部分，但由于相邻的塑性变形材料而被阻止完全恢复。
残余应力有什么影响？
取决于应用，残余应力可以为正或负。例如，在某些应用的设计中会产生残余应力，以产生积极效果。这可以通过激光喷丸来实现，该激光喷丸将压缩残余应力施加到工件的表面，从而可以增强薄截面或增强脆性表面。
但是，通常，残余应力会产生负面影响。残余应力通常对制造商是不可见的，除非它们导致明显的变形，但会对结构完整性产生负面影响。例如，处于焊接状态的厚壁结构比已消除应力的结构更容易发生脆性断裂。
不需要的应力也会影响疲劳性能。
长期以来，人们已经认识到，对于在疲劳载荷条件下的非焊接材料，只有所施加应力循环的拉伸部分才有助于疲劳裂纹的增长（参见图1的下部）。相反，对于焊接后的接头在这种情况下，需要将焊接残余应力的影响与施加的循环应力相加，结果是整个疲劳循环（拉伸和压缩）都会引起疲劳损伤（见图1的上部）。
图1焊接残余应力对疲劳损伤的影响。
焊接残余应力对断裂和疲劳的影响已被写入法规和标准中，以使大多数用户都不知道它们，并且不需要明确考虑它们。但是，在某些特殊情况下，必须对残余应力进行量化。
如何测量残余应力？
有许多技术可用来测量残余应力。这些大致分为三个领域：破坏性，半破坏性和非破坏性。通常使用的方法取决于所需的信息。由于某些测量技术的复杂性，必须在专门的设备中执行测量。对于许多非破坏性技术而言尤其如此。
以下列出了三个主要类别：
破坏性的这些技术涉及破坏被测物体，并且通常从研究和开发角度使用。实施破坏性测试通常要比进行非破坏性测试便宜得多。
包括：
轮廓法。轮廓法通过将物体切成两部分并沿着切割所创建的自由平面测量表面高度图来确定残余应力。平均轮廓确定了由残余应力再分布引起的变形，并用于通过样本的弹性有限元模型计算残余应力。结果是垂直于测量平面的二维残余应力图。
分条。纵切法是一种用于测量垂直于穿过物体的平面的厚度残余应力的技术。它涉及在整个工件的厚度范围内按深度的增量切割一条细缝，并测量与缝深度有关的变形。然后，根据通过测得的变形来解决反问题而确定的贯穿厚度位置来计算残余应力。
半破坏性半破坏技术可与破坏技术相比，因为它们使用应变释放原理来确定残余应力。然而，仅去除了少量的材料，从而使结构能够更好地保持其完整性。
包括：
深孔钻削。深孔钻探涉及在物体的厚度上钻一个孔，测量孔的直径，在孔周围切一个圆形槽以从孔周围去除材料核，然后重新测量孔的直径。残余应力由几何变化确定。
中心孔钻孔。中心孔钻孔的原理是在物体上钻一个小孔。当去除包含残余应力的材料时，剩余材料达到新的平衡状态，该状态在孔周围具有相关的变形。使用应变仪或光学方法在分析过程中测量孔周围的变形。根据测量的变形计算出材料中的原始残余应力。
无损有许多技术用于无损检测，包括测量残余应力与其在晶格间距中的材料变化之间关系的影响。
无损技术的示例包括：
中子衍射。使用中子测量物体中的晶格间距。离开物体的中子具有与入射中子相当的能量，从而可以根据晶格间距确定残余应力。
同步加速器X射线衍射。需要使用同步加速器来加速电磁辐射，以透彻了解物体的晶格间距。该过程使用类似的方法进行中子衍射以计算残余应力。
X射线衍射。该过程允许测量表面残余应力，因为X射线仅穿透目标表面几百微米。
如何缓解残余压力？
有多种技术可用于重新分布或缓解残余应力。适当的制造设计和焊接参数的选择可以减少残余应力的形成。例如，减小物体内的热梯度的焊接处理技术将减小所产生的大小应力。
在制造过程之后，可以采取额外的步骤来大大减少物体中所包含的残余应力。这可以通过热处理或机械加工来实现。焊接后热处理通常用于减轻或重新分布焊接物体中的残余应力。从机械角度来看，可以应用喷丸，冷轧和拉伸、振动时效等技术来获得所需的效果。
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