18.20: מאמצים שיוריים

כאשר מוט נמתח מעבר לנקודת היבול שלו, הוא מתעוות לצמיתות ואינו חוזר לאורכו המקורי.

הלחצים הנוצרים במהלך הטעינה אינם מוסרים לחלוטין גם לאחר פריקה עקב עיוותים פלסטיים. לחצים נותרים אלה ידועים כלחצים שיורית.

שקול תקע קטן מרותך לצלחת גדולה. במהלך הריתוך, טמפרטורת התקע עולה באופן משמעותי, ומפחיתה הן את מודולוס האלסטיות והן את הלחץ.

ברגע שהתקע מתקרר לאחר הריתוך, הוא גורם לעלייה במודולוס הגמישות, והתשואה מתרחשת ברמת מתח קבועה למדי, ויוצרת מתח שיורי בתקע ובריתוך.

קירור של מתכות יצוקות או חמות מגולגלות גורם גם ללחצים שיורית. במקרים אלה, השכבות החיצוניות מתקררות מהר יותר מהליבה הפנימית, מה שגורם להן להחזיר את הנוקשות שלהן מהר יותר.

עם החזרה לטמפרטורת החדר, הליבה הפנימית מתכווצת יותר מהשכבות החיצוניות, וכתוצאה מכך נוצרים לחצים אורכיים שיוריים בליבה הפנימית.

השכבות החיצוניות מפתחות לחצים שיוריים. לחצים שיוריים גדולים מוסרים באמצעות חימום מחדש וקירור איטי.

• Residual Stress - Strains left within a structure post the removal of applied forces.
• Compressive Residual Stress - Residual stress that may lead to contraction or shortening of the material's structure.
• Tensile Residual Stress - The stress left in the material that could potentially cause it to stretch or elongate.
• Residual Strain - Deformation induced in materials due to residual stress, unaffected by external forces.
• Residual Stress in Welding - It's the consequent of temperature changes in the welding process causing deformation in the material.

• Define Residual Stress - Understand its occurrence and effects in the structural behavior (e.g., residual stress in steel).
• Contrast Compressive vs Tensile Residual Stress - Identify how these stresses affect a material’s form and limits (e.g., residual tensile stress).
• Explore Welding Examples - Show how welding introduces residual stress in structures (e.g., residual stress in welding).
• Explain Residual Strain - Briefly describe the correlation between residual stress and deformation in materials.
• Apply in Engineering Context - Discuss the significance and the management of residual stresses in engineering design and manufacturing processes.

• [Question 1] What is residual stress, and how does it relate to compressive and tensile stress?
• [Question 2] Are residual stress and strain interconnected?
• [Question 3] How is residual stress manifested in welding examples?

• Engineering Students - Understanding of residual stresses enhances their knowledge in structural behavior and design.
• Professors - A clear explanation of residual stress helps teach advanced engineering concepts.
• Structural Engineers - Value in stress analysis and optimizing design to increase the lifespan of structures.
• Metal Fabrication Enthusiasts - Insights into how welding practices can produce or counter residual stress for better product performance.