殘余應(yīng)力是指在沒有對物體施加外力時，物體內(nèi)部存在的保持自相平衡的應(yīng)力系統(tǒng)。它是固有應(yīng)力或者內(nèi)應(yīng)力的一種。
各種機械加工工藝如鑄造、切削、焊接、熱處理、裝配等都會產(chǎn)生不同程度殘余應(yīng)力。
如下幾種產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因：
一、機械加工引起的殘余應(yīng)力
這是金屬構(gòu)件在加工中最容易產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。當施加外力時，物體的一部分出現(xiàn)塑性變形，卸載后，塑性變形的部分，限制了與其相鄰部分變形的恢復，因此出現(xiàn)了殘余應(yīng)力。
二、溫度不均勻引起的殘余應(yīng)力
1、由于溫度不均勻造成局部熱塑性變形，產(chǎn)生了殘余應(yīng)力
金屬材料在高溫下其性能將能發(fā)生很大的變化，如屈服極限、彈性模量等都隨著溫度的升高而下降。如果構(gòu)件上溫度場的溫度階梯較大，則屈服極限和彈性模量的分布也是不均勻多的，因此在高溫下出現(xiàn)的熱塑性也是不均勻的。
2、由于相變引起的體積膨脹不均勻造成局部塑性變形，產(chǎn)生了殘余應(yīng)力
金屬的組織發(fā)生相變時，會出現(xiàn)體積的突然膨脹。如果這種膨脹是均勻的，則如同構(gòu)件熱膨脹一樣，沒有約束的情況下不產(chǎn)生應(yīng)力。但是由于構(gòu)件的組織分布成分不均勻，溫度分布不均勻等原因，造成構(gòu)件各部分相變時間不同，體積膨脹不均勻，因此使各部分出現(xiàn)互相約束而產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。
三、構(gòu)件尺寸公差引起的殘余應(yīng)力
在焊接、鉚接、螺釘連接時往往有公差配合問題。由外力拉到一起而組合的結(jié)構(gòu)，當外力去除后，整個系統(tǒng)就出現(xiàn)了殘余應(yīng)力。這種應(yīng)力一般來說屬于結(jié)構(gòu)應(yīng)力，大多數(shù)情況下處于彈性狀態(tài)。
總之，殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是由于構(gòu)件某一部分的變形恢復到受到約束而造成的。局部不均勻的塑性變形的出現(xiàn)，是產(chǎn)生殘余應(yīng)力的普遍原因。一個構(gòu)件上殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)是由各種原因產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的綜合值來決定的，因此它的分布規(guī)律是隨機的，給測量和研究帶來了較大的困難。