残余应力的理解

蓝牙

残余应力的定义：
Residual stresses can be defined as the stresses that remain within a material or body after manufacture and material processing in the absence of external forces or thermal gradients. They can also be produced by service loading, leading to inhomogeneous plastic deformation in the part or specimen. Accordingly, residual stresses are not caused by loads (forces or moments).

残余应力引起的原因：
Residual stresses are generated during most manufacturing processes involving material deformation, heat treatment, machining or processing operations that transform the shape or change the properties of a material. They are originated from a number of sources and can be present in the unprocessed raw material,introduced during manufacturing or arise from in-service loading.It is possible classi?ed the origin of residual stresses in the following way:
1.differential plastic flow;
2.differential cooling rates;
3. phase transformations with volume changes etc.

我现在想问个问题，如果一根钢丝，在单轴拉伸条件下，材料发生了塑性变形，但是没有不均匀变形是否意味着没有残余应力？

从微观位错角度讲，均匀塑性是有统计储存位错引起  不均匀塑性是由几何必须位错引起，是不是我在有限元计算中只统计几何必须位错就是残余应力呢？

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蓝牙 发表于 2012-3-20 10:16
在问一个问题，如果用ansys 或者abaqus 材料选择双线性弹塑性材料，拉伸后在卸载，有塑性应变，那么塑性 ...

有残余应变（塑性应变），并不是一定有残余应力（塑性应力），这俩没有必然共存关系。究其原因是文字叫法引起的。很尴尬，没办法。

栀子花

第一个问题  是的

有限元模拟残余应力基本是扯淡。。。。。。。。。。。。。。。。。

蓝牙

栀子花 发表于 2012-3-19 10:18
第一个问题  是的

有限元模拟残余应力基本是扯淡。。。。。。。。。。。。。。。。。 ...

谢谢您的参与

关于“均匀塑性是有统计储存位错引起  不均匀塑性是由几何必须位错引起，是不是我在有限元计算中只统计几何必须位错就是残余应力呢”
位错的分类我用非局部应变梯度理论是可以分别统计的，我现在最关心的是，材料热残余应力在冷却过程中如果出现裂纹，这部分能量能否量化的问题！

栀子花

怎么说呢。我觉得有限元软件在做残余应力的时候，通过一些式子大概拟合了实验 的分布，并不是模拟了这个位错的产生过程

热残余应力 产生裂纹那方面我也不是很清楚。

蓝牙

栀子花 发表于 2012-3-19 10:27
怎么说呢。我觉得有限元软件在做残余应力的时候，通过一些式子大概拟合了实验 的分布，并不是模拟了这个位 ...

非常感谢分享你的经验
残余应力想做到100%精确是不可能的，任何数值手段和经验公式都不可能实现
我有个师弟在做夹杂材料从高温冷却的材料温度场和应力分布这部分内容，冷却后的应力在Gpa 量级，所以现在很关心在实验阶段它残余应力是否有其他途径释放掉了！

dazuiguai0908

任何受力平衡物体都是处于受力平衡状态 残余应力实质是一个内力平衡 如果物体在外力作用下中每一点受力状态是一样的 卸载后肯定没有残余应力 如果发生不均匀变形 有很少的变形约束条件 也没有残余应力 这就是弹性体在卸载前 无论处于什么样的受力状态 卸都没有载后残余应力。我这么理解的 有什么不对的地方请斑竹大人指导

蓝牙

dazuiguai0908 发表于 2012-3-19 10:35
任何受力平衡物体都是处于受力平衡状态 残余应力实质是一个内力平衡 如果物体在外力作用下中每一点受力状态 ...

谢谢！
我看残余应力的定义，也大致有个概念，主要是想向专业人士求证这件事！

栀子花

蓝牙 发表于 2012-3-19 10:46
非常感谢分享你的经验
残余应力想做到100%精确是不可能的，任何数值手段和经验公式都不可能实现
我有个师 ...

有限元如果能提现趋势就可以了

数值上对应没有意义

而且通过有限元分析实际 方向就不对  因为有限元得出的结论 不是永远正确的。

lungo999

个人觉得残余应力可能是因为过约束，使得应力不能释放，在内部形成自平衡的应力状态。

交大

蓝牙 发表于 2012-3-19 10:22
谢谢您的参与

关于“均匀塑性是有统计储存位错引起  不均匀塑性是由几何必须位错引起，是不是我在有限元 ...

能量量化？是指由于开裂所消耗的能量？不好弄吧，看看断裂力学的K因子是怎么来的吧，从微观角度看，分子键的断开需要能量，不同分子材料的这个能量是有的，那你再把裂纹处的统计统计

交大

如果一根钢丝，在单轴拉伸条件下，材料发生了塑性变形，但是没有不均匀变形是否意味着没有残余应力？
残余应力除了与温度，变形等有关（当然变形是最终，温度导致变形），与约束有关，打个比方，如果钢丝不受任何约束，塑性变形后，弹性变形回复，此时钢丝没有残余应力，但如果钢丝固定，发生塑性变形后，即使弹性变形恢复，但由于塑性变形引起的力恢复不了就产生了残余应力；再来说说温度，钢丝局部变形（假设由温度引起），可以这样看，变形的仍然为钢丝，没变形的钢丝看做固定支座

交大

从微观位错角度讲，均匀塑性是有统计储存位错引起  不均匀塑性是由几何必须位错引起，是不是我在有限元计算中只统计几何必须位错就是残余应力呢？
啥子叫统计储存位错，没听过哟

蓝牙

交大 发表于 2012-3-19 19:35
如果一根钢丝，在单轴拉伸条件下，材料发生了塑性变形，但是没有不均匀变形是否意味着没有残余应力？
残余 ...

你确定塑性变形不可恢复就可以产生残余应力吗？塑性变形是均匀的也可以产生残余应力了？

zsq-w

如果一根钢丝，在单轴拉伸条件下，材料发生了塑性变形，但是没有不均匀变形是否意味着没有残余应力？

即使钢丝，但是直径也远远大于晶体尺度。所以应该还是存在第一类应力和第二类应力，还有晶体缺陷导致晶格畸变导致的第三类应力。

从微观位错角度讲，均匀塑性是有统计储存位错引起  不均匀塑性是由几何必须位错引起，是不是我在有限元计算中只统计几何必须位错就是残余应力呢？

位错导致的参与应力，现在主流有限元方法应该还是难以较好的表达，应该还有待改进吧。

蓝牙

zsq-w 发表于 2012-3-19 22:18
即使钢丝，但是直径也远远大于晶体尺度。所以应该还是存在第一类应力和第二类应力，还有晶体缺陷导致晶格畸 ...

zsq_w 老大   如果钢丝就是一个理想的单晶材料  现在也不考虑晶体的缺陷  是不是就没有残余应力了呢？

zsq-w

蓝牙 发表于 2012-3-20 08:21
  如果钢丝就是一个理想的单晶材料  现在也不考虑晶体的缺陷  是不是就没有残余应力了呢？ ...

同意。 如果不存在任何缺陷而绝对理想，应该是没有残余应力了。 不过想让这种材料进入塑性应该也非常难

蓝牙

zsq-w 发表于 2012-3-20 09:07
同意。 如果不存在任何缺陷而绝对理想，应该是没有残余应力了。 不过想让这种材料进入塑性应该也非常难  ...

在问一个问题，如果用ansys 或者abaqus 材料选择双线性弹塑性材料，拉伸后在卸载，有塑性应变，那么塑性应力为多少呢？理论上应该为零对吧？

lungo999

蓝牙 发表于 2012-3-20 10:16
在问一个问题，如果用ansys 或者abaqus 材料选择双线性弹塑性材料，拉伸后在卸载，有塑性应变，那么塑性 ...

是的，有限元好像很难解决楼主的问题

dazuiguai0908

由于有限元是基于连续介质力学，而我们一般用的塑性都是基于唯象学理论，所以理论上每个点的应力状态都是一样的，卸载后残余应力为0，而利用数值方法残余应力应该不为0，不过卸载前后两者相差为几个数量级，近似为0，这可能是由于每个离散域中-既单元近似为不可压的，而且每个单元对每个单元都有约束

Hansha

dazuiguai0908 发表于 2012-3-19 21:45
由于有限元是基于连续介质力学，而我们一般用的塑性都是基于唯象学理论，所以理论上每个点的应力状态都是一 ...

“所以理论上每个点的应力状态都是一样的”？

或许是我误解了你的意思，请再解释一下？