殘余應力是指材料、構件或零部件在無外力作用時，內部自身保持平衡的應力。它是材料在加工制造（如鑄造、鍛造、焊接、切削加工、熱處理等）或使用過程中，因不均勻的塑性變形、相變、溫度變化或外部載荷去除后未能完1全釋放的應力，以自平衡狀態存在于材料內部。
加工制造過程
熱加工：如鑄造、焊接、熱處理時，材料各部位冷卻速度不均，導致收縮或膨脹不一致（如焊接時焊縫區高溫膨脹受周邊低溫區域約束，冷卻后形成拉應力）。
機械加工：切削、磨削等工藝會使表面層產生塑性變形，內部彈性變形區域試圖恢復原狀，導致表面形成殘余應力（如磨削常產生表面壓應力）。
相變：材料熱處理（如淬火）時，不同區域相變時間或組織轉變不完1全（如馬氏體與奧氏體比容差異），引發內應力。
裝配與使用過程
按作用范圍分類
宏觀殘余應力（第一類應力）：作用于材料宏觀區域（如構件整體或較大體積），應力平衡范圍可達毫米級。例如焊接件中沿焊縫長度方向的拉應力。
微觀殘余應力（第二類應力）：作用于晶粒或亞晶粒尺度，應力在晶粒間或晶內不同區域平衡，尺度為微米級。例如多晶材料中各晶粒變形不均勻產生的應力。
超微觀殘余應力（第三類應力）：存在于原子尺度，由晶格畸變（如位錯、空位等缺陷）引起，影響材料力學性能（如強度、韌性）。
按應力性質分類
測量方法分為
無損檢測（如超聲波法、磁測法、中子衍射法）和
有損檢測（如鉆孔法、剝層法），具體選擇需根據材料類型、應力深度、精度要求等確定（詳見
殘余應力測量方法介紹）。
工藝優化：改進加工流程（如焊接時采用對稱施焊、預熱緩冷），減少應力產生源頭。
熱處理：通過退火、回火等工藝消除或降低殘余應力（如鑄件的去應力退火）。
機械處理：噴丸、振動時效等方法使材料產生微小塑性變形，釋放應力并調整應力分布。
數值模擬：利用有限元分析（FEA）預測加工過程中的應力分布，指導工藝參數優化。
殘余應力的研究對航空航天、機械制造、能源等領域的質量控制和可靠性提升具有重要意義，例如通過控制殘余應力可延長零部件壽命、減少故障風險
