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溫度不均勻引起的殘余應(yīng)力
這種殘余應(yīng)力的產(chǎn)生主要有以下兩種原因:{dy}是由于溫度不均勻造成局部熱塑性變形;第二是由于相變引起的體積膨脹不均勻造成局部塑性變形。
1、于熱塑性變形不均而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力;
金屬材料在高溫下其性能將發(fā)生很大的變化,如屈服極限、彈性模量等都隨溫度的升高而下降。如果構(gòu)件上溫度場的溫度階梯較大,則屈服極限和彈性模量的分布也是不均勻的,因此在高溫下出現(xiàn)的熱塑性也是不均勻的。如圖1.2所示,是材料在不同溫度下的屈服極限的變化曲線。從圖中可以看出,材料在0—500℃階段的屈服極限基本不變,等于常溫時的屈服極限σs 。當(dāng)溫度在500—600℃階段時,材料的屈服極限成線形下降至接近于零。當(dāng)溫度超過600℃以后,可以認(rèn)為屈服極限為零。
2、因組織改變而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力
從圖1.2中可見,如果溫度大于600℃,其應(yīng)力變化與低溫時是相似的。但由于這時材料的屈服極限接近于零。因此很容易出現(xiàn)熱塑性變形。變形恢復(fù)時受的阻力也比前者大,所以殘余應(yīng)力也較大,但產(chǎn)生殘余應(yīng)力的條件是不變的。高溫中的另一個問題就是由相變引起的相變應(yīng)力。金屬的組織發(fā)生相變時,會出現(xiàn)體積的突然膨脹。如果這種膨脹是均勻的,則如同構(gòu)件均勻熱膨脹一樣,沒有約束的情況下不產(chǎn)生應(yīng)力。但是由于構(gòu)件的組織成分不均勻,溫度分布不均勻等等原因,造成構(gòu)件各部分相變時間不同,體積膨脹不均勻,因此使各部分間出現(xiàn)互相約束而產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。