残余应力广泛存在于材料和构件的加工制造过程中，其对材料和构件的工程性能，特别是疲劳寿命、变形、尺寸稳定性、耐蚀性和脆性断裂有显著的影响。为了给材料和构件的强度分析和加工变形预测提供理论依据，残余应力的测试和评估一直是当前制造业研究的重点，随着新型材料及其加工工艺的发展，对残余应力测试技术也提出了更高的要求。简述现有残余应力测试技术，重点聚焦光纤布拉格光栅在残余应力测试应用的进展，分析了存在的问题，展望了未来发展的趋势。

激光透射焊接过程产生的热集中现象会导致焊件接头处产生不利于结构刚度和承载能力的残余应力, 为有效减少焊接残余应力提高焊接强度, 本文对聚碳酸酯PC/铜/PC进行焊接实验。利用小孔法测量焊接件焊缝中心位置的残余应力, 通过建立响应曲面实验研究焊接功率、焊接速度、铜膜的宽度对焊接强度和残余应力以及焊缝形貌的影响, 计算得到拟合方程并对工艺参数进行优化并获得了最佳工艺参数。实验结果表明, 激光功率和焊接速度对焊接残余应力有显著影响, 铜膜的宽度对残余应力的影响较小。

采用同轴送粉激光熔化沉积技术制备了纯钛构件,并利用小孔法对样件扫描面不同部位的残余应力进行了测试,研究了激光功率、扫描速度及送粉率对样件扫描面上残余应力分布的影响。研究结果表明:沉积件与基材结合区为残余压应力区,其他区域为拉应力区,且底部与基材结合区域的残余应力最大,顶部残余应力最小;沉积件底部与基材结合区域的残余应力受激光工艺参数的影响较大,而顶部区域受激光工艺参数的影响较小。通过合理地选取激光工艺参数可有效降低沉积件的残余应力。

为制备低残余应力涂层, 在304不锈钢表面激光熔覆Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层。采用ANSYSTM有限元分析软件分析其应力场, 利用机械钻孔法测量相同工艺条件下的激光熔覆试样的残余应力分布特性对模拟结果进行验证, 并采用XRD分析Fe-Mn-Si记忆合金涂层低残余应力机理。结果表明, 激光熔覆产生的应力诱发Fe-Mn-Si记忆合金各涂层γ→ε马氏体转变, 将残余应力释放, 得到低残余应力涂层。在受到各道激光照射(光斑接近至远离)过程中产生的热应力交替呈现为“拉-压-拉”应力状态, 越远离激光热源中心, 热应力越小; 冷却完成后, 激光涂层上残余应力表现为拉应力, 最大应力位于基体与涂层交界处; 在垂直与平行于激光熔覆两个方向上, 涂层中的残余应力均呈现两侧大中间小的分布规律, 在厚度方向上, 熔覆涂层表面至涂层中心残余拉应力逐渐增加到最大值后, 过涂层中心至熔化边界残余拉应力的数值开始逐渐降低, 过涂层边界后, 基体承受压应力并逐渐趋于零应力应力状态。

本文采用钻孔法对316L不锈钢激光快速成形薄板二维残余应力分布进行了实验研究.研究结果表明,平行于激光扫描方向的残余应力σy,在整个熔覆高度上以拉应力作用为主,在靠近基材一侧为较大的拉应力,当到达一定的熔覆高度后,随着熔覆层的进一步增加,开始有所回落,并逐渐稳定下来,保持较低的拉应力状态;垂直于激光扫描方向的残余应力σz,基本表现为拉应力,数值相对较小,随着熔覆层的增加,拉应力数值逐渐减小,有改变为压应力的趋势.