一、應(yīng)力和變形的因果關(guān)系

傳統(tǒng)的觀點始終認(rèn)為由于焊后塑性分布的不均勻性分布是產(chǎn)生殘余應(yīng)力的根源，也就是由于有了塑性變形才產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，多年以來持這一觀點一直得到了界內(nèi)很多學(xué)者的認(rèn)可，但是經(jīng)典力學(xué)的觀點因為有了力才有可能產(chǎn)生變形，當(dāng)外力超過了材料的屈服極限才會產(chǎn)生塑性變形，而在屈服極限以下理想的彈塑性體將恢復(fù)到原始狀態(tài)，就焊接過程而言，在熔池前沿由于移動熱源的作用，低溫區(qū)的金屬對高溫區(qū)有一個阻礙作用，在焊縫及其附近區(qū)域產(chǎn)生了壓縮塑性應(yīng)變，而在進(jìn)入熔池以后，應(yīng)力趨于零點，而在冷卻的過程中，由于平衡焊縫金屬的熱收縮作用而產(chǎn)生了拉應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生了拉伸塑性變形，當(dāng)焊縫金屬冷卻至彈性溫度以內(nèi)產(chǎn)生了彈性拉伸應(yīng)變和拉伸應(yīng)力，因此作者認(rèn)為：第①，應(yīng)力與變形的關(guān)系為：應(yīng)力是變形產(chǎn)生的原因或“推動力”，變形是應(yīng)力作用或存在的表現(xiàn)，彈性變形是應(yīng)力存在的表征，關(guān)系為虎克定律，塑性變形是應(yīng)力達(dá)到極限狀態(tài)（屈服）表征或證據(jù)，塑性變形量不反映應(yīng)力的變化情況。第二，殘余應(yīng)力作為內(nèi)應(yīng)力在構(gòu)件內(nèi)自身平衡。殘余應(yīng)力是構(gòu)件應(yīng)力分布的不均勻性的反映，這種不均衡可以使構(gòu)件發(fā)生變形（即殘余變形）。第三，塑性變形是材料曾經(jīng)發(fā)生屈服這一歷史經(jīng)歷的記錄，不應(yīng)將塑性變形看成是一種持續(xù)存在，因此塑性變形不會影響殘余應(yīng)力的分布，只與彈性變形相互關(guān)聯(lián)，同時存在；第四，塑性變形量可用來描述和計算殘余應(yīng)力，但不能由此認(rèn)為塑性變形是殘余應(yīng)力存在的原因。

應(yīng)力與變形的關(guān)系為：應(yīng)力是變形產(chǎn)生的原因或“推動力”，變形是應(yīng)力作用或存在的表現(xiàn)，彈性變形是應(yīng)力存在的表征，關(guān)系為虎克定律，塑性變形是應(yīng)力達(dá)到極限狀態(tài)（屈服）表征或證據(jù)，塑性變形量不反映應(yīng)力的變化情況，殘余應(yīng)力作為內(nèi)應(yīng)力在構(gòu)件內(nèi)自身平衡。殘余應(yīng)力是構(gòu)件應(yīng)力分布的不均勻性的反映，這種不均衡可以使構(gòu)件發(fā)生變形（即殘余變形）。塑性變形是材料曾經(jīng)發(fā)生屈服這一歷史經(jīng)歷的記錄，不應(yīng)將塑性變形看成是一種持續(xù)存在，因此塑性變形不會影響殘余應(yīng)力的分布，只與彈性變形相互關(guān)聯(lián)，同時存在，塑性變形量可用來描述和計算殘余應(yīng)力，但不能由此認(rèn)為塑性變形是殘余應(yīng)力存在的原因。

二、關(guān)于消除殘余應(yīng)力原理的論述

首先，“消除”殘余應(yīng)力的提法有些欠妥，因為在焊縫及其附近區(qū)域產(chǎn)生的拉應(yīng)力被遠(yuǎn)離焊縫的母材邊緣的壓應(yīng)力所平衡，其焊后總的內(nèi)應(yīng)力為0，所謂消除殘余應(yīng)力，只是改變了殘余應(yīng)力的分布特征，使其分布趨于“均勻”，而應(yīng)該敘述為調(diào)整，而不是“消除”。（3）在消除殘余應(yīng)力方法的敘述中多次提到焊縫存在壓縮塑性變形。例如，采用溫差拉伸法時，“兩側(cè)的金屬受熱膨脹對溫度較低的焊縫區(qū)進(jìn)行拉伸，使之產(chǎn)生拉伸塑性變形以抵消原來的壓縮塑性變形”。采用機(jī)械拉伸法時，“ 焊縫壓縮塑性變形得到拉伸并屈服，從而減小由焊接引起的局部壓縮塑性變形量，使內(nèi)應(yīng)力降低”。采用滾壓法時，“焊后用窄輪滾壓焊縫和近縫區(qū)，可達(dá)到補償焊接所造成的壓縮塑性變形的目的[9]?！倍谖墨I(xiàn)5中，由于作者沒有考慮加熱階段，所以在這樣一個基礎(chǔ)上提出了“例如，對于薄板單道焊而言，機(jī)械拉伸法消除應(yīng)力為通過加載拉伸，使焊縫和近縫區(qū)產(chǎn)生拉伸塑性變形，從而使彈性拉伸應(yīng)變和拉伸應(yīng)力減少。溫差拉伸法:兩側(cè)的金屬因受熱膨脹對溫度較低的焊縫區(qū)進(jìn)行拉伸，使之產(chǎn)生拉伸塑性變形，從而使彈性拉伸應(yīng)變和拉伸應(yīng)力減少。滾壓法則為用窄輪滾壓焊縫和近縫區(qū)，產(chǎn)生拉伸塑性變形，使彈性拉伸應(yīng)變和拉應(yīng)力減小?！眱煞N論述雖然不同，但是兩者表達(dá)的意思卻都是怎樣來消除殘余應(yīng)力，而焊接的殘余應(yīng)力本身就為0，談不到消除的問題，所謂的消除中只是改變了內(nèi)應(yīng)力的分布特征。

三、殘余應(yīng)力的均化方法

本文只敘述振動時效的相關(guān)知識。

振動時效可以從錯位、晶格滑移等金屬學(xué)理論上去解釋。其主要觀點是振動時效處理過程實際上是通過在工件的共振狀態(tài)下，給工件的每一部位（從微觀角度說是工件里的每一個微觀晶格）施加一定的動能量，如果施加的這個能量值與微觀組織本身原有的能量值（殘余應(yīng)力本身是一種勢能）之和，足以克服微觀組織周圍的井勢（也可以說是對恢復(fù)平衡的束縛力），則微觀區(qū)域必然會產(chǎn)生塑性變形，使產(chǎn)生殘余應(yīng)力的歪曲晶格得以慢慢地恢復(fù)平衡狀態(tài)，使應(yīng)力集中處地位錯得以滑移并重新釘扎，達(dá)到消除和均化殘余應(yīng)力的目的。