残余应力是材料在加工过程中产生的内应力，比如焊接时高温导致金属膨胀，冷却后收缩不均匀就会留下应力。这种应力长期存在会慢慢让零件变形开裂，比如桥梁钢梁长期受压会弯曲变形，机械零件长期受拉容易出现裂纹。残余应力对材料寿命影响特别大，据统计工业事故中有15%直接和残余应力有关，比如2021年某化工厂储罐爆炸就因焊接残余应力超过材料承受极限。

为什么残余应力会产生这些后果呢？因为残余应力是材料内部未平衡的应力，就像人在搬重物时肌肉没完全放松会酸痛一样。当零件承受外部载荷时，残余应力和外部应力叠加就会超过材料强度极限。比如钢结构的焊接残余应力通常占设计应力的20%-30%，如果同时承受10吨外部载荷，相当于零件要同时承受本身体内20%+外部100%的应力总和。根据《材料力学》公式σ总=σ内+σ外，当σ总超过σ屈服值就会发生塑性变形。实验数据显示，残余应力超过材料屈服强度的5%时，零件寿命会缩短40%以上。比如某汽车变速箱齿轮在无残余应力状态下寿命是10万公里，但实际生产中残余应力导致寿命只有6万公里，相差40%。