18.20 : Naprężenia szczątkowe

Naprężenia szczątkowe pozostają w konstrukcji nawet po usunięciu pierwotnego induktora naprężeń. Zjawisko to często wynika z różnorodnych odkształceń plastycznych w poszczególnych częściach konstrukcji. Rozważmy pręt rozciągnięty poza granicę plastyczności. Nie odzyska swojej pierwotnej długości z powodu trwałego odkształcenia. Nawet po usunięciu obciążenia pręt nie traci całkowicie naprężeń z powodu nierównomiernych odkształceń plastycznych wewnątrz, co skutkuje naprężeniami szczątkowymi. Obliczanie tych naprężeń w konstrukcjach jest skomplikowane. Czynniki takie jak zmiany temperatury podczas spawania mogą powodować odkształcenia plastyczne, prowadzące do zmniejszenia elastyczności i powstawania naprężeń szczątkowych.

Na przykład korek przyspawany do płyty znacznie się nagrzewa podczas tego procesu, zmniejszając jego naprężenia. W miarę ochładzania po spawaniu jego elastyczność wzrasta, powodując plastyczność przy stałym poziomie naprężenia. Powoduje to naprężenie szczątkowe zbliżone do granicy plastyczności stali. Naprężenia własne powstają także podczas chłodzenia metali po odlewaniu lub walcowaniu na gorąco. Warstwy zewnętrzne ochładzają się szybciej niż rdzeń wewnętrzny, szybciej odzyskując sztywność, co prowadzi do powstania naprężeń szczątkowych rozciągających w rdzeniu i ściskających w warstwach zewnętrznych. Naprężenia te mogą być znaczne i czasami wymagać usunięcia poprzez ponowne podgrzanie próbki i powolne chłodzenie. Zrozumienie i zarządzanie naprężeniami szczątkowymi ma kluczowe znaczenie w projektowaniu inżynieryjnym i procesach produkcyjnych, zapewniając niezawodność i trwałość konstrukcji i komponentów.