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焊接中、焊縫處溫度迅速升高，體積膨脹。熱影響區(qū)溫度低，阻礙焊縫膨脹，結(jié)果焊縫處產(chǎn)生壓應(yīng)力，熱影響區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力。但此時焊縫處于塑性狀態(tài)，焊縫被壓應(yīng)力墩粗，松弛了此應(yīng)力。
焊后冷卻時，熱影響區(qū)冷卻速度快，很快進入彈性狀態(tài)，焊縫處溫度高，處于塑性狀態(tài)。這時焊縫收縮，較熱影響區(qū)收縮慢，焊縫阻礙熱影響區(qū)收縮，焊縫仍受壓應(yīng)力，影響區(qū)受拉應(yīng)力。但焊縫處于塑性狀態(tài)，焊縫的塑性墩粗，松弛了此應(yīng)力。

熱影響區(qū)溫度不斷降低，冷卻速度也變慢，當焊縫的冷卻速度高于熱影響區(qū)時，焊縫收縮較快，焊縫的收縮受到熱影響區(qū)阻礙，應(yīng)力方向發(fā)生了轉(zhuǎn)變，焊縫受拉應(yīng)力，熱影響區(qū)受壓應(yīng)力。當焊縫和熱影響區(qū)都進入彈性狀態(tài)時，因焊縫溫度高，冷卻速度快，收縮量大，熱影響區(qū)溫度低，冷卻速度低，收縮量小，焊縫收縮受到熱影響區(qū)阻礙，結(jié)果焊縫受拉應(yīng)力，熱影響區(qū)受壓應(yīng)力。此時沒有塑性變形，這一對壓應(yīng)力，隨著溫度的降低，焊縫收縮受阻礙越來越大，拉應(yīng)力也越來越大，直至室溫，拉應(yīng)力可近似于屈服極限。

使用X射線衍射法的便攜式焊接應(yīng)力分析儀來測量焊縫上的殘余應(yīng)力是比較先進檢測手段。測量中機器人進行移動，從而可以測量幾乎任何形狀或大小的樣品的殘余應(yīng)力。焊縫表面上的典型殘余應(yīng)力分布圖如下:焊縫中的殘余應(yīng)力通常是平行拉伸的，尤其是在焊縫橫向的焊趾區(qū)域。