残余应力

✍ dations ◷ 2025-07-10 10:07:07 #残余应力

残余应力是指固体材料在产生应力的主要来源去除之后,材料中仍存在的应力。残余应力可能是希望出现的特性,也可能是不希望出现的特性。例如激光强化(英语:laser peening)就可以在金属材料(如发动机风扇叶片)加入很深,且对应用有益的压缩应力,也用在强化玻璃上,可以做为智能手机的玻璃显示幕,又大又薄,且有抗裂和抗划伤等性质。不过在结构中不希望出现的残余应力可能会使结构提早失效。

产生残余应力的机制有许多种,包括非弹性(塑性)变形、(温度循环下的)温度梯度或是结构变化(相变)。像焊接产生的热会造成局部的膨胀,可能是因为熔化的焊料,或是被焊接的工件。当焊件冷却后,有些部分可能会比其他部分冷却的更快,就会造成残余应力。像半导体器件制造及微机电系统也可能会造成残余应力,不同热力质特性和结晶特性的薄膜材料在不同的制程条件下沉积时,就可能会有残余应力。薄膜材料堆叠的应力变化非常复杂,可能有些层是压缩应力,有些层就变成伸张应力。

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