残余应力对疲劳性能的影响

对材料承受动载性能的影响而言，残余应力对疲劳强度的影响是重要的。当受到交变应力的材料存在残余压应力时，会使其疲劳强度提高；而当存在残余拉应力时，其疲劳强度就会降低。

经超声喷丸处理的不锈钢表面会产生循环应变层，形成残余压应力。喷丸残余应力场对疲劳性能的影响主要有两个方面^[19]。

1.残余应力场对疲劳裂纹萌生的影响

（1）表面萌生裂纹 当材料表面较软、表面粗糙度值较高或者存在某种形式的应力集中时，疲劳加载时疲劳源大多位于试样表面。但是，由于喷丸表面存在残余压应力，抵消了部分载荷应力，从而提高了不锈钢的疲劳强度。(www.xing528.com)

（2）内部萌生裂纹 当进行适当强度喷丸后，试样表面粗糙度值较低，表面萌生裂纹的诱因大部分消失。此时较高的表面残余压应力会阻碍裂纹在表面萌生，而将其“挤”入到内部的薄弱区域，这个区域往往是残余拉应力区。内部萌生裂纹时，局部载荷应力降低，同时位错滑移受到较大的约束，提高了局部抗力，因此表面疲劳强度必然会提高。

2.残余应力场对疲劳裂纹扩展的影响

残余压应力场阻碍疲劳裂纹的扩展，可以使其扩展速度大幅度下降，从而形成非扩展裂纹。当表面产生疲劳裂纹源时，只要裂纹的深度小于一定的强化层深度，裂纹尖端将仍然存在一定的残余压应力区域。此时残余压应力不仅可以有效降低控制疲劳裂纹扩展的应力强度因子幅度，而且可以增强疲劳裂纹的闭合效应，使疲劳裂纹张开的临界应力增加，从而使喷丸件的疲劳强度得到提高。