各種機械加工工藝如鑄造、切削、焊接、熱處理、裝配等都會產生不同程度殘余應力。
機械加工引起的殘余應力
這是金屬構件在加工中最易產生的殘余應力。當施加外力時，物體的一部分出現(xiàn)塑性變形，卸載后，塑性變形部分，限制了與其相鄰部分變形的恢復，因而出現(xiàn)了殘余應力。
溫度不均勻引起的殘余應力
這種殘余應力的產生主要有以下兩種原因：第一是由于溫度不均勻造成局部熱塑性變形；第二是由于相變引起的體積膨脹不均勻造成局部塑性變形。
1、由于熱塑性變形不均而產生的殘余應力
金屬材料在高溫下其性能將發(fā)生很大的變化，如屈服極限、彈性模量等都隨溫度的升高而下降。如果構件上溫度場的溫度階梯較大，則屈服極限和彈性模量的分布也是不均勻的，因此在高溫下出現(xiàn)的熱塑性也是不均勻的。
2、因組織改變而產生的殘余應力
如果溫度大，其應力變化與低溫時是相似的。但由于這時材料的屈服極限接近于零。因此很容易出現(xiàn)熱塑性變形。變形恢復時受的阻力也比前者大，所以殘余應力也較大，但產生殘余應力的條件是不變的。
高溫中的另一個問題就是由相變引起的相變應力。金屬的組織發(fā)生相變時，會出現(xiàn)體積的突然膨脹。如果這種膨脹是均勻的，則如同構件均勻熱膨脹一樣，沒有約束的情況下不產生應力。但是由于構件的組織成分不均勻，溫度分布不均勻等等原因，造成構件各部分相變時間不同，體積膨脹不均勻，因此使各部分間出現(xiàn)互相約束而產生了殘余應力。
構件尺寸公差引起的殘余應力
在焊接、鉚接、螺釘連接時往往有公差配合問題。如船體分段對接時必須將對接鋼板拉到一起，這些由外力拉到一起而組合的結構，當外力去除后，整個系統(tǒng)就出現(xiàn)了殘余應力。這種應力一般來說屬于結構應力，大多數(shù)情況下處于彈性狀態(tài)。
總之，殘余應力的產生是由于構件某一部分的變形恢復受到約束而造成的。局部不均勻的塑性變形的出現(xiàn)，是產生殘余應力的普遍原因。一個構件上殘余應力的分布狀態(tài)是由各種原因產生的殘余應力的綜合值來決定的，因此它的分布規(guī)律是隨機的，給測量和研究帶來較大的困難。
