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叠层制备工件因高温制备环境易出现热残余应力和变形。实际制备工艺因制备时间差会产生降温梯度，充分考虑成型过程中沿厚度方向形成的温度梯度，建立了热残余变形和应力的解析解。根据具体的叠层工艺，采用不同的梯度降温模式。算例表明，梯度降温会造成显著的热残余现象；讨论了4种梯度降温模式对热残余程度的影响；合理解释了工件因降温梯度会产生明显的弯曲变形；揭示了弯曲变形实际上是工件降低残余应力的调节机制，以增大弯曲变形为代价来降低残余应力。研究结果为叠层制备工艺优化提供了可靠的理论依据。