【什么叫附加应力和残余应力】在材料力学和工程结构分析中,应力是一个非常重要的概念。它指的是物体内部由于外力作用而产生的内力分布。在实际应用中,除了基本的应力外,还存在两种特殊的应力类型:附加应力和残余应力。它们虽然都属于应力范畴,但成因、性质和影响各不相同。
一、
1. 附加应力
附加应力是指在外部载荷或环境变化(如温度变化、材料变形等)作用下,材料或结构中产生的额外应力。这种应力通常与外加因素有关,是随外界条件变化而变化的。例如,在焊接过程中,由于局部加热和冷却,会产生热胀冷缩的差异,从而形成附加应力。
2. 残余应力
残余应力是指在外部载荷移除后,材料或结构内部仍然存在的应力。这种应力可能来源于加工过程中的塑性变形、冷却收缩、焊接、淬火等工艺。残余应力对结构的强度、疲劳寿命和尺寸稳定性有重要影响,有时甚至会引发裂纹或变形。
两者的主要区别在于:
- 附加应力是临时性的,依赖于外部条件;
- 残余应力是永久性的,即使外部载荷消失后仍存在。
二、表格对比
项目 | 附加应力 | 残余应力 |
定义 | 外部因素引起的额外应力 | 外部载荷移除后仍存在的应力 |
成因 | 外部载荷、温度变化、材料变形等 | 加工过程、焊接、淬火、冷热处理等 |
是否可变 | 可变,随外界条件变化 | 不可变,为永久性应力 |
对结构的影响 | 可能导致变形、开裂、疲劳等 | 影响强度、疲劳寿命、尺寸稳定性等 |
实例 | 焊接时的热应力、机械加工后的变形 | 钢材淬火后的表面压应力、铸造件内部应力 |
三、结论
附加应力和残余应力都是工程中不可忽视的应力类型。了解它们的来源和特性,有助于在设计和制造过程中采取有效措施,减少不良影响,提高结构的安全性和使用寿命。在实际应用中,应结合具体工艺和使用环境,进行合理的应力分析和控制。
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