对结构或构件的影响
残余应力是构件还未承受荷载而早已存在构件截面上的初应力,在构件服役过程中,和其他所受荷载引起的工作应力相互叠加,使其产生二次变形和残余应力的重新分布,不但会降低结构的刚度和稳定性而且在温度和介质的共同作用下,还会严重影响结构的疲劳强度、抗脆断能力、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。
对结构刚度的影响
当外载产生的应力δ与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点fy时,这一区:域的材料就会产生局部塑性变形,丧失了进一步承受外载的能力,造成结构的有效截面积减小,结构的刚度也随之降低。结构上有纵向和横向焊缝时(例如工字梁上的肋板焊缝),或经过火焰校正,都可能在较大的截面上产生残余拉伸应力,虽然在构件长度上的分布范围并不太大,但是它们对刚度仍然能有较大的影响。特别是采用大量火焰校正后的焊接梁,在加载时刚度和卸载时的回弹量可能有较明显的下降,对于尺寸精确度和稳定性要求较高的结构是不容忽视的。
对杆件稳定性的影响
当外载引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到fy这部分截面就丧失进一步承受外载的能力,继续承载的杆件的有效截面积减少,杆件刚度降低,稳定承载力降低。残余应力对受压杆件稳定承载力的影响大小,与残余应力的分布位置有关。
残余应力是一个不稳定的应力状态,当构件受到外力、温度等其它因素作用时,由于这些作用应力与残余应力的相互作用,使构件某些局部呈现塑性变形,截面内残余应力重新分布,当外在因素去除时整个构件都要发生变形。构件在使用过程中,残余应力将发生松弛,所以残余应力影响着构件稳定性。这也是工程部门最关心的问题之一。
残余应力对构件变形的影响包括两个方面:一方面是构件抗静、动载荷的变形能力;另一方面是载荷卸载后变形恢复的能力。残余应力在这两个方面对构件的影响是很大的,因此人们一直在研究消除此影响的有效方法。
但是最新的研究表明残余应力还将对试样的断裂韧性造成影响。比如试样拉伸中,拉伸应力的作用将会在试样内产生残余应力,这可能增加材料的断裂韧性(见卢柯的应变率文章)