《殘余應(yīng)力基礎(chǔ)理論及應(yīng)用》的著作特色和出版價值如下：
1. 研究系統(tǒng)、深入。經(jīng)調(diào)研，該書系國內(nèi)首部系統(tǒng)、全面、科學(xué)地研究殘余應(yīng)力基礎(chǔ)理論及應(yīng)用的學(xué)術(shù)專著。其他同類書有一些，但或者關(guān)于殘余應(yīng)力檢測技術(shù)，或者關(guān)于計算，或關(guān)于應(yīng)用，僅僅是殘余應(yīng)力研究的某個側(cè)面。
2. 著述脈絡(luò)清晰，內(nèi)容詳實。全書理論、實驗與應(yīng)用并重，宏觀和微觀相結(jié)合，其中介紹的典型零件涵蓋航空、汽車、核電、軌交、橋梁和化工等領(lǐng)域，可供廣大科研人員參考。
3. 涉及話題既基礎(chǔ)、實用又前沿。材料是基礎(chǔ)、設(shè)計是關(guān)鍵、制造是保障，有關(guān)工程材料的研究特別是材料中殘余應(yīng)力的研究，是中國制造的原動力。
4. 作者科研和著述水準交稿。作者同濟大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院高玉魁教授，長期潛心于疲勞性能和殘余應(yīng)力的研究，一直從事航空航天關(guān)鍵零部件定壽與延壽方面的科研和教學(xué)工作；2014年出版專著《表面完整性理論及應(yīng)用》，獲批國家出版基金項目資助。
5. 著作寫作目標清晰，作者愿望強烈。殘余應(yīng)力對于機器零件制造具有重要作用。作者撰寫本書的主要目的就是加強大家對殘余應(yīng)力重要性的認識和對殘余應(yīng)力研究與應(yīng)用的重視。本書的出版，對我國成為制造業(yè)強國必將起一定作用。
殘余應(yīng)力是影響材料和零部件變形、疲勞、應(yīng)力腐蝕的重要因素。搞清楚殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機理，準確表征其數(shù)值和分布情況，弄明白殘余應(yīng)力的作用機制和應(yīng)用領(lǐng)域，并在此基礎(chǔ)上對殘余應(yīng)力進行適宜的調(diào)控，這不僅是材料、力學(xué)、熱處理、表面工程等多方面的學(xué)者進行研究所關(guān)注的重要科學(xué)問題，而且也是工程師、設(shè)計師在實際應(yīng)用殘余應(yīng)力來計算壽命和制造維修時經(jīng)常面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題。
中國制造已從原來以圖紙形狀導(dǎo)向為主的仿形加工成形制造控形制造，轉(zhuǎn)向了以使役性能導(dǎo)向為主的控性制造。控性制造主要是控制表面完整性，而殘余應(yīng)力是表面完整性中重要的力學(xué)參數(shù)。
材料是基礎(chǔ)、設(shè)計是關(guān)鍵、制造是保障，這是航空領(lǐng)域?qū)υO(shè)計、材料和制造的定位和認識。制造強國的核心是要有創(chuàng)新自主的知識和技術(shù)，尤其是核心的關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)都是國家的根本利益和屬于機密性的文件，是買不來的，所以對于核心的技術(shù)我們只能自主研制和研發(fā)，如航空發(fā)動機核心零部件的制造技術(shù)和飛機關(guān)鍵零部件的長壽命表面完整性制造，再如高性能高集成度的芯片制造技術(shù)。制造技術(shù)不只是工藝的操作和工藝參數(shù)域的確定，還有制造機理和制造工藝與性能、功能相關(guān)性的認識和研究，我們往往側(cè)重前者而對后者的重視不夠，這導(dǎo)致了很多問題的出現(xiàn)，如制造中的變形與可靠性差、壽命短和性能沒法達到預(yù)期的目標等。表面完整性中的殘余應(yīng)力是決定零部件使役性能的關(guān)鍵因素，因此加強和加深對殘余應(yīng)力的研究和認識，重視其重要作用并控制調(diào)整其狀態(tài)和分布，是非常重要和有意義的。
本書從殘余應(yīng)力的定義入手，首先闡述了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機理，其次對測試表征方法和作用機制進行了分析，在此基礎(chǔ)上重點介紹了殘余應(yīng)力的調(diào)控技術(shù)和工程應(yīng)用等各個方面，尤其是給出了復(fù)合材料、單晶材料等新型各向異性材料和零部件的殘余應(yīng)力測試方法。通常人們總是認為殘余應(yīng)力是有害的，它會導(dǎo)致零部件變形和開裂。本書結(jié)合航空工業(yè)的案例，從調(diào)控殘余應(yīng)力角度闡述了殘余應(yīng)力也是很有利的，如采用噴丸在表層引入殘余壓應(yīng)力來提高疲勞性能，再如鋁合金的預(yù)拉伸板去除殘余應(yīng)力和采用噴丸成形來制造飛機機翼等，這些都是殘余應(yīng)力工程應(yīng)用的實際典型代表案例。
本書對于從事殘余應(yīng)力相關(guān)工作的科研人員和設(shè)計師、工程師具有重要的參考價值，也可以作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生教材使用。為便于學(xué)生和工程師實際操作來測試殘余應(yīng)力，本書附錄給出了X射線殘余應(yīng)力的測試步驟。為方便大家查閱術(shù)語和相關(guān)內(nèi)容，還在本書最后給出了索引。
20余年我之所以能夠?qū)Ｐ挠跉堄鄳?yīng)力的鉆研和探索，得助于恩師燕山大學(xué)教授姚枚先生一直以來給予的鼓勵和關(guān)愛，得助于家庭的理解和大力支持。感謝姚枚教授能夠帶領(lǐng)我進入殘余應(yīng)力領(lǐng)域和欣然提筆為本書作序；感謝國家自然科學(xué)基金項目(1132226)、國家973計劃(2010CB833105)、國防973項目(6138503)、大飛機項目和航空科學(xué)基金項目等給予的資助；感謝我的研究生們特別是葉璋碩士和陶雪菲博士，他們對本書初稿進行了整理和修改。
本書出版的主要目的是加強大家對殘余應(yīng)力重要性的認識和對殘余應(yīng)力研究與應(yīng)用的重視。因著者的水平和能力有限，書中難免存在一些錯誤和不當之處，謹請讀者批評指正。
2019年3月4日于同濟大學(xué)
符號表Ⅰ
第1章緒論1
1.1內(nèi)應(yīng)力分類1
1.1.1宏觀內(nèi)應(yīng)力1
1.1.2微觀內(nèi)應(yīng)力2
1.2工程中常見的殘余應(yīng)力3
1.2.1焊接殘余應(yīng)力3
1.2.2鑄造殘余應(yīng)力5
1.2.3切削殘余應(yīng)力7
1.2.4磨削殘余應(yīng)力8
1.2.5熱處理殘余應(yīng)力9
1.2.6薄膜殘余應(yīng)力10
1.2.7涂層殘余應(yīng)力12
1.3殘余應(yīng)力的影響15
1.3.1殘余應(yīng)力對變形的影響15
1.3.2殘余應(yīng)力對尺寸穩(wěn)定性的影響18
1.3.3殘余應(yīng)力對加工精度的影響19
1.3.4殘余應(yīng)力對疲勞性能的影響19
1.3.5殘余應(yīng)力對脆性斷裂的影響43
1.3.6殘余應(yīng)力對應(yīng)力腐蝕開裂的影響45
1.3.7殘余應(yīng)力對硬度的影響46
1.4殘余應(yīng)力檢測技術(shù)概況48
參考文獻48
第2章殘余應(yīng)力無損檢測技術(shù)51
2.1納米壓痕技術(shù)51
2.1.1納米壓痕技術(shù)的理論方法51
2.1.2納米壓痕技術(shù)檢測原理54
2.2拉曼光譜技術(shù)62
2.2.1拉曼光譜技術(shù)的產(chǎn)生62
2.2.2拉曼光譜的特點63
2.2.3拉曼光譜技術(shù)種類63
2.2.4拉曼光譜技術(shù)檢測原理65
2.3磁測技術(shù)65
2.3.1磁記憶檢測技術(shù)65
2.3.2磁噪聲技術(shù)68
2.3.3磁應(yīng)變技術(shù)69
2.3.4磁聲發(fā)射技術(shù)71
2.4超聲波技術(shù)74
2.4.1超聲波技術(shù)檢測殘余應(yīng)力的特點74
2.4.2超聲波技術(shù)檢測殘余應(yīng)力的發(fā)展現(xiàn)狀74
2.4.3超聲波技術(shù)檢測原理76
2.4.4超聲波應(yīng)力檢測系統(tǒng)78
2.5掃描電子聲顯微鏡79
2.5.1掃描電子聲顯微鏡檢測原理79
2.5.2掃描電子聲系統(tǒng)80
2.6X射線衍射技術(shù)81
2.6.1布拉格定律81
2.6.2X射線衍射檢測原理81
2.6.3X射線衍射技術(shù)檢測殘余應(yīng)力的特點84
2.7中子衍射技術(shù)85
2.7.1中子衍射技術(shù)殘余應(yīng)力分析發(fā)展現(xiàn)狀85
2.7.2中子衍射技術(shù)檢測原理85
2.7.3中子衍射技術(shù)檢測殘余應(yīng)力的特點86
2.8曲率法檢測技術(shù)87
2.8.1曲率法檢測薄膜應(yīng)力87
2.8.2曲率法檢測涂層殘余應(yīng)力88
參考文獻89
第3章殘余應(yīng)力有損檢測技術(shù)96
3.1機械法96
3.1.1小孔釋放技術(shù)96
3.1.2深孔技術(shù)100
3.1.3環(huán)芯技術(shù)102
3.1.4剝層技術(shù)104
3.1.5切槽法107
3.2云紋干涉技術(shù)109
3.2.1云紋干涉的光柵技術(shù)110
3.2.2云紋干涉技術(shù)的檢測原理111
3.2.3云紋干涉技術(shù)的實驗方法113
3.2.4云紋干涉法的發(fā)展116
參考文獻118
第4章殘余應(yīng)力檢測技術(shù)的應(yīng)用120
4.1無損檢測技術(shù)的應(yīng)用120
4.1.1納米壓痕技術(shù)的應(yīng)用120
4.1.2拉曼光譜技術(shù)的應(yīng)用125
4.1.3磁測技術(shù)的應(yīng)用128
4.1.4超聲技術(shù)的應(yīng)用131
4.1.5X射線衍射技術(shù)的應(yīng)用135
4.1.6中子衍射技術(shù)的應(yīng)用139
4.2有損檢測技術(shù)的應(yīng)用142
4.2.1盲孔檢測技術(shù)的應(yīng)用142
4.2.2環(huán)芯檢測技術(shù)的應(yīng)用146
4.2.3云紋干涉技術(shù)的應(yīng)用149
參考文獻152
第5章殘余應(yīng)力的調(diào)控與消除156
5.1時效法156
5.1.1自然時效156
5.1.2熱處理時效158
5.1.3振動時效160
5.2機械法164
5.2.1錘擊164
5.2.2過載處理166
5.3爆炸法168
5.3.1爆炸法的原理168
5.3.2爆炸法的工藝設(shè)計169
5.3.3爆炸法的特點及優(yōu)勢171
5.3.4爆炸法對材料性能的影響172
5.3.5爆炸法應(yīng)用實例173
5.4超聲沖擊技術(shù)175
5.4.1超聲沖擊技術(shù)的原理176
5.4.2超聲沖擊的設(shè)備及效果177
5.4.3超聲沖擊技術(shù)的工藝178
5.4.4超聲沖擊技術(shù)的優(yōu)點179
5.4.5超聲波消除焊接殘余應(yīng)力的效果179
5.5噴丸強化法180
5.5.1噴丸原理180
5.5.2鋯合金噴丸實例182
5.6激光沖擊法185
5.6.1激光沖擊原理185
5.6.2GH742激光沖擊實例186
5.7孔擠壓強化法190
5.7.1孔擠壓原理190
5.7.2300M超高強度鋼孔擠壓實例190
參考文獻194
第6章各向異性材料殘余應(yīng)力197
6.1正交各向異性材料197
6.1.1M12C復(fù)合材料性能198
6.1.2M12C復(fù)合材料殘余應(yīng)力檢測實驗199
6.2帶織構(gòu)材料205
6.2.1AA2397鋁鋰合金性能205
6.2.2AA2397鋁鋰合金殘余應(yīng)力檢測實驗205
6.3單晶材料213
6.3.1理論分析與實驗方法213
6.3.2實驗結(jié)果與討論215
參考文獻217
第7章殘余應(yīng)力在工程中的應(yīng)用219
7.1航空領(lǐng)域219
7.1.1航空發(fā)動機鈦合金葉片219
7.1.2主起落架上轉(zhuǎn)軸224
7.1.3GH4169渦輪盤229
7.1.4鋁合金噴丸成形239
7.1.56061鋁合金預(yù)拉伸板244
7.2汽車領(lǐng)域247
7.2.1汽車驅(qū)動橋殼247
7.2.2汽車發(fā)動機氣門彈簧250
7.3核電領(lǐng)域253
7.3.1反應(yīng)堆壓力容器頂蓋J型接頭253
7.3.2大型核電厚壁結(jié)構(gòu)256
7.4軌道交通領(lǐng)域259
7.4.1高速列車車體鋁合金259
7.4.2軌道交通車輛鋁合金地板262
7.5橋梁領(lǐng)域265
7.5.1觀音巖大橋構(gòu)件焊縫應(yīng)力測試265
7.5.2超聲波沖擊消除鋼結(jié)構(gòu)橋梁焊接殘余應(yīng)力268
7.6化工領(lǐng)域273
7.6.1P110級石油套管淬火殘余應(yīng)力273
7.6.2管道熱開孔殘余應(yīng)力276
參考文獻280
附錄X射線衍射殘余應(yīng)力測試步驟283
索引324
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