《金属塑性变形理论》课程教学资源（PPT课件）第10讲 塑性变形的不均匀性（残余应力）

LessonTen8第五章塑性变形的不均匀性主要内容Main Content，变形不均匀的基本概念变形不均匀的原因，减小变形不均匀的措施残余应力130±5/8124大2MEBEIUNITEO UNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 2 第五章 塑性变形的不均匀性 主要内容 Main Content • 变形不均匀的基本概念 • 变形不均匀的原因 • 减小变形不均匀的措施 • 残余应力

LessonTen65.4残余应力(自习提纲·残余应力的概念变形条件对残余应力的影响残余应力引起的后果 减小残余应力影响的措施·残余应力的测定方法130±5/8124大学3MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 3 5.4 残余应力(自习提纲) • 残余应力的概念 • 变形条件对残余应力的影响 • 残余应力引起的后果 • 减小残余应力影响的措施 • 残余应力的测定方法

LessonTen6残余应力的概念·残余应力为塑性变形完毕后保留在变形物体内的附加应力。，塑性变形的总位能是由释出位能和约束位能两部分所组成。释出位能用来确定平衡外力作用的内力的数值。而约束位能则是用来确定由塑性变形引起的相互平衡内力的数值。因附加应力是由不均匀变形引起的相互平衡的内力所造成，所以约束位能也同样可确定在每一变形瞬间附加应力的数值。13025/8124大EBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 4 残余应力的概念 • 残余应力为塑性变形完毕后保留在变形物体内的 附加应力。 • 塑性变形的总位能是由释出位能和约束位能两部 分所组成。释出位能用来确定平衡外力作用的内 力的数值。而约束位能则是用来确定由塑性变形 引起的相互平衡内力的数值。因附加应力是由不 均匀变形引起的相互平衡的内力所造成，所以约 束位能也同样可确定在每一变形瞬间附加应力的 数值

LessonTen8虽然残余应力是变形完毕后保留在物体内的附加应力，但并不是所有的约束位能都用于形成残余应力，而是有部分位能在塑性变形中由于软化而被释放。因此，残余应力的位能应小于在整个塑性变形过程中用于形成附加应力的位能130±5/8124大5MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 5 • 虽然残余应力是变形完毕后保留在物体内的附加 应力，但并不是所有的约束位能都用于形成残余 应力，而是有部分位能在塑性变形中由于软化而 被释放。因此，残余应力的位能应小于在整个塑 性变形过程中用于形成附加应力的位能

LessonTen6，残余应力是由附加应力变化而来，所以残余应力也是相互平衡的。并与附加应力相对应，残余应力也分为第一种、第二种和第三种残余应力。130±5/8124大6MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 6 • 残余应力是由附加应力变化而来，所以残余应力 也是相互平衡的。并与附加应力相对应，残余应 力也分为第一种、第二种和第三种残余应力

LessonTen8变形条件对残余应力的影响·残余应力与附加应力一样也同样受到变形条件的影响。其中主要是变形温度、变形速度、变形程度、接触摩擦、工具和变形物体形状等等。130±5/8124大学MEBELUNITEO UNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 7 变形条件对残余应力的影响 • 残余应力与附加应力一样也同样受到变形 条件的影响。其中主要是变形温度、变形 速度、变形程度、接触摩擦、工具和变形 物体形状等等

LessonTen变形温度在确定变形温度的影响时应注意到在变形过程中是否有相变存在。若在变形过程中出现双相系时，将会引起第二种附加应力的产生，从而使残余应力增大。但在一般情况下，当变形温度升高时，附加应力以及所形成的残余应力减小。温度降低时，出现附加应力和从而出现残余应力的可能增大。因此，即使是对单相系金属也不允许将变形温度降低到某一定值以下。，在变形过程中温度的不均匀分布是产生极大附加应力的一个原因，自然也是产生极大残余应力的一个原因。如果变形过程在高于室温条件下完成时，具有某一数值的残余应力时，则此残余应力会因物体冷却到室温而增加。812025/8124大学EBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 8 变形温度 • 在确定变形温度的影响时应注意到在变形过程中是否有相变存 在。若在变形过程中出现双相系时，将会引起第二种附加应力 的产生，从而使残余应力增大。 • 但在一般情况下，当变形温度升高时，附加应力以及所形成的 残余应力减小。温度降低时，出现附加应力和从而出现残余应 力的可能增大。因此，即使是对单相系金属也不允许将变形温 度降低到某一定值以下。 • 在变形过程中温度的不均匀分布是产生极大附加应力的一个原 因，自然也是产生极大残余应力的一个原因。如果变形过程在 高于室温条件下完成时，具有某一数值的残余应力时，则此残 余应力会因物体冷却到室温而增加

LessonTen8变形速度，变形速度对残余应力也有如同对附加应力那样的影响。通常，在室温下以非常高的变形速度使物体变形时，其附加应力和残余应力有减小的趋势而在高于室温的温度下，增大变形速度时，这些应力反而有可能增加。13025/8124大学9MEBEIUNITEOUNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 9 变形速度 • 变形速度对残余应力也有如同对附加应力那样的 影响。通常，在室温下以非常高的变形速度使物 体变形时，其附加应力和残余应力有减小的趋势。 而在高于室温的温度下，增大变形速度时，这些 应力反而有可能增加

LessonTen变形程度随着变形程度的增加，第一种附加应力，亦即残余应力开始急剧增加。当塑性变形达到20～25%时，应力达到最大值。当变形继续增加时，此应力将开始减小，并当变形程度超过52～65%时，应力几乎接近于零。变形程度的这种影响是指在低于0.3对应温度条件下进行的变形而言。当温度升高时，在较大的变形程度下才能使第一种残余应力达到最大值，并在高于60～70%的变形条件下，此应力也未降低到零。变形程度对第二种和第三种残余应力的影响则是另一种情况。这些残余应力的数值将随变形程度的增加而增大而且对于双相系和多相系，比对单相系提高得更强烈。130±5/8124大学10BLUNIVERSIT

Lesson Ten 2025/8/24 10 变形程度 • 随着变形程度的增加，第一种附加应力，亦即残余应力 开始急剧增加。当塑性变形达到20～25％时，应力达到 最大值。当变形继续增加时，此应力将开始减小，并当 变形程度超过52～65％时，应力几乎接近于零。变形程 度的这种影响是指在低于0.3对应温度条件下进行的变形 而言。当温度升高时，在较大的变形程度下才能使第一 种残余应力达到最大值，并在高于60～70％的变形条件 下，此应力也未降低到零。 • 变形程度对第二种和第三种残余应力的影响则是另一种 情况。这些残余应力的数值将随变形程度的增加而增大， 而且对于双相系和多相系，比对单相系提高得更强烈

LessonTen5620一90L030401020变形程度变形程度和残余应力能量的关系曲线1.第一、第二及第三种残余应力总能的变化曲线：2.第一种残余应力能量变化曲线；3.第二及第三种残余应力总能量变化曲线130±5/8124大11MEBEIUNITEO.UNIVERSITY

Lesson Ten 2025/8/24 11 变形程度和残余应力能量的关系曲线 1.第一、第二及第三种残余应力总能的变化曲线；2.第一种残余应力 能量变化曲线；3.第二及第三种残余应力总能量变化曲线