残余应力对零件的影响是多方面的，这里只探讨对零件失效及其失效分析有关的因素。

1.对静强度的影响

如果对已存在残余应力的零件，再由外部施加载荷时，则由于作用应力与残余应力的交互作用而使整个零件的变形受到影响，并且随着载荷应力的去除，残余应力也要发生变化，这一过程最简单的例子如图2-25所示。在框架状零件的断面a、b、c上，存在着图2-25a所示的残余应力，当其上施加拉力P时的变化情况。在此，中间的断面a上是残余拉应力。在铸造或焊接情况下，在工件之间有相互作用，或者是具有约束力时，都将呈现出这种状态的应力。

图2-25 外加载荷所造成的残余应力的变化和变形

a）加载前的残余应力 b）加载后的残余应力 c）中央部分的应力-应变曲线 d）两侧部分的应力-应变曲线 e）整体部分的载荷-拉伸曲线

注：A为断面面积。

为此来研究一下施加拉力时，各断面的变形。若把材料看成是理想弹塑性体时，则会表现出如图2-25c、d所示那样的应力应变关系。图2-25c表示断面a处的变形，图2-25d表示断面b、c处的变形。所有的情况下，图中的点都表示载荷为零时的各自残余应力。图2-25e所示为在整体上其外部载荷与延伸率之间的关系，1、2、3点的状态将显示出如曲线Ⅱ所示的变形行为。若从这样的状态去除载荷，残余应力就会减少乃至释放。图2-25b就是由2点状态去除载荷时的残余应力。

图2-26 洛氏硬度值和弯曲应力(www.daowen.com)

2.对硬度的影响

硬度可分为压入硬度和回弹硬度。无论哪种硬度的测定值都在一定程度上受到残余应力的影响，从而使测得的硬度值有所变动。在压入硬度的情况，残余应力要影响到压入部分周围的塑性变形。理论分析和实验结果均表明，当有残余拉应力存在时，压头周围塑性变形开始的较早，并使塑性变形区域变大，其结果是表现出硬度值下降；残余压应力的影响则较小，如图2-26所示。当残余应力是平面应力状态且σ₁-σ₂=0时，残余应力对硬度将没有影响。

对于回弹硬度，残余应力要影响到回弹能量。当残余应力是拉应力时，这种效应更明显，其硬度的变化与残余应力的关系表现出与压入硬度相同的倾向。

按照上述结果，就可以在一定程度上用硬度试验来估计零件的残余应力。

3.对疲劳强度的影响

对承受交变载荷的零件而言，残余应力对材料的疲劳强度的影响更为重要。一般情况下，当受到交变载荷的零件存在残余压应力时，其疲劳强度就会提高；而存在残余拉应力时，其疲劳强度就会下降。然而在实际上，残余应力对疲劳过程的影响是非常复杂的，它不仅影响零件疲劳强度的大小，而且影响零件疲劳发生后的断裂过程，同时，不同的残余应力对零件的疲劳断裂过程的影响是不一样的。这在失效分析工作中是值得特别注意的部分内容，具体问题将在本书第5章中详细论述。

4.对脆性破坏和应力腐蚀开裂的影响

对低温脆性破坏和应力腐蚀开裂等突然性的失效形式，残余应力的作用是显著的。有大量的事例和分析表明，有许多类似失效的应力是由残余应力提供的或残余应力起到了至关重要的作用，详细的分析请参阅本书第4章和及相关著作。