残余应力测试方法综述
残余应力测试方法综述
工 业 技 术65科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 机械零部件中存在的残余应力近年来日益受到人们的关注，尤其是一些成形小的结构件中的残余应力在实际使用中会产生一些有害影响，如微机械、微机电系统中由于制备的原因，残余应力是结构件破坏的主要因素之一。
目前，比较成熟的残余应力检测和评价方法主要限于一些比较大的结构件中。
较大型的机械零部件在加工成形中由于需要较大的变形如挤压、焊接变形，从而容易形成残余应力。
例如：大型铸焊件在热处理或焊接过程中由于热影响而引起的残余变形所导致的残余应力尤为突出。
残余应力对工程构件，特别是对压力容器等焊接结构的危害是显而已见的；反之，也有采取某种特殊工艺措施，使零部件表面形成正压力（如喷丸、碾压等）以增强零部件的抗疲劳能力，提高其使用寿命。
随着断裂力学分析方法的不断发展，迫切要求定量了解或确定零部件内存在的残余应力大小。
由于产生残余应力的机理极其复杂，单纯采用理论分析以及计算方法求解，往往不能满足实际需要，同时现有的一些理论模型还不能完全反映实际情况从而达到寿命预测的目的，因此，实验仍是直接测试零部件的残余应力必不可少的工作方法。
1 残余应力的测量方法1.1物理式残余应力测试方法物理式残余应力测试方法主要有射线法、磁测法及超声法。
这种方法是无损式测量方法，其中射线法使用较多，而且比较成熟；但设备较复杂，携带到现场并在实物上测量有一定的困难，操作技术较复杂。
超声法和磁测法能够测量表面下的应力，是一种较新的测试方法。
1.2机械式残余应力测试方法机械式残余应力测试方法主要采用电阻应变测量技术，通过分段切割、套孔或钻小孔等方法，将残余应力全部或部分释放，获得零部件内的残余应力。
其中套孔法是在应变片周围切一环形槽（如图1(a)所示），将环槽中心工件部分完全孤立，释放孤立区域的残余应力（约释放90％以上），并由应变片检测出释放应变。
压痕法残余应力测试
压痕法残余应力测试压痕法残余应力测试是一种常用的测试方法，用于评估材料表面的残余应力。
在材料制备或使用过程中，由于各种因素的影响，材料内部会形成一定的应力场。
这些残余应力可能会影响材料的性能和寿命，因此了解和控制残余应力对于材料工程来说非常重要。
在进行压痕法残余应力测试时，首先需要在待测试材料的表面施加一个样品尺寸相对较小的压痕。
这个压痕通常采用金刚石压头或硬质球体进行，因为金刚石具有较高的硬度和刚性，能够施加较大的压力而不易变形。
通过压痕产生的弹性变形和塑性变形，可以间接地测量出残余应力的大小和分布情况。
压痕法残余应力测试的原理是基于弹性力学和塑性力学的基本理论。
在施加压痕之前，材料表面是没有残余应力的。
但是，由于压痕会引起材料的局部弹性变形和塑性变形，会在其周围产生一定的应力场。
这些残余应力是由变形过程中的弹性回复和塑性留下的位错等缺陷引起的。
通过测量压痕的大小和形状以及周围材料的变形情况，可以计算出残余应力的大小和分布情况。
通常，在进行压痕法残余应力测试时，会使用光学显微镜或扫描电子显微镜等设备对压痕进行观测和测量。
通过分析压痕的几何形状参数，结合合适的数学模型和理论，可以得到残余应力的精确值。
压痕法残余应力测试在材料科学和工程的许多领域中得到了广泛的应用。
它可以用于评估不同材料的制备工艺对残余应力的影响，以及不同材料在使用过程中的变化情况。
压痕法残余应力测试还可以用于研究材料的应力分布和应力引起的变形行为，进一步理解材料的力学性能和行为规律。
总结回顾起来，压痕法残余应力测试是一种基于压痕的方法，用于评估材料表面的残余应力。
通过测量压痕的大小和形状，以及分析周围材料的变形情况，可以计算出残余应力的大小和分布情况。
这项测试在材料科学和工程领域具有广泛的应用，对于了解和控制材料的残余应力非常重要。
在本次的文章中，我们介绍了压痕法残余应力测试的基本原理和测试方法。
通过这项测试，可以评估材料表面的残余应力，进一步了解材料的性能和寿命。
残余应力检测方法概述
第1 页 共 2页残余应力检测方法概述目前国际上普遍使用的残余应力检测方法种类十分繁多，为便于分类，人们往往根据测试过程中被测样品的破坏与否将测试方法分为：应力松弛法（样品将被破坏）和无损检测法（样品不被破坏）两类。
以下我们简单归纳了现阶段较为常用的一些残余应力检测方法。
一、常见的残余应力检测方法： 1. 应力松弛法 (1) 盲孔法该方法最早由Mather 于1934年提出，其基本原理就是通过孔附近的应变变化，用弹性力学来分析小孔位置的应力，孔的位置和尺寸会影响最终的应力数值。
由于这类设备操作起来非常简单，近年来被广泛使用。
(2) 切条法Ralakoutsky 在1888年提出了采用该方法测量材料的残余应力。
在使用这种方法时需要沿特定方向将试件切出一条，然后通过测量试件切割位置的应变来计算残余应力。
(3) 剥层法该方法是通过物理或化学的方法去除试件的一层并测量其去除后的曲率，根据测定的试件表面曲率变化就能计算出残余应力。
该方法常用于形状简单的试件，且测试过程快捷。
2. 无损检测方法 (1) X 射线衍射法X 射线方法是根据测量试件的晶体面间距变化来确定试件的应变，进而通过弹性力学方程推导计算得到残余应力，目前最被广泛使用的是Machearauch 于1961提出的sin2ψ方法。
日本最早研制成功了基于该方法的X 射线残余应力分析仪，为该方法的推广做出了巨大的贡献。
(2) 中子衍射法。
中子衍射方法的原理和X 射线方法本质上是一样的，都是根据材料的晶体面间距变化来求得应变，并根据弹性力学方程计算残余应力。
但中子散射能量更高，可以穿透的深度更大，当然中子衍射的成本也是最昂贵的。
(3) 超声波法。
该方法的物理和实验依据是S.Oka 于1940年发现的声双折射现象，通过测定声折射所导致的声速和频谱变化反推出作用在试件上的应力。
试件的晶体颗粒及取向会影响数据的准确度，尽管超声波方法也属无损检测方法，但其仍需进一步完善。
残余应力的测试标准
残余应力的测试标准残余应力是指在物体内部或表面存在的一种应力状态，它是在物体内部或表面上由于加工、焊接、热处理等工艺过程中产生的应力。
残余应力的存在会对材料的性能和使用寿命产生一定的影响，因此对残余应力进行测试是非常重要的。
下面将介绍残余应力的测试标准及相关内容。
1. 测试方法。
残余应力的测试方法有很多种，常见的包括X射线衍射法、光栅法、中子衍射法、电子衍射法等。
其中，X射线衍射法是应用最为广泛的一种方法。
通过X射线衍射仪器可以测定材料内部的应力状态，得到残余应力的大小和分布情况。
2. 测试标准。
在进行残余应力测试时，需要遵循一定的测试标准，以保证测试结果的准确性和可靠性。
国际上常用的残余应力测试标准有ASTM E837-13、ISO 2360:2003、GB/T 2970-2016等。
这些标准对于测试方法、设备精度、样品制备、测试程序、数据处理等方面都有详细的规定，使用者可以根据实际情况选择合适的标准进行测试。
3. 测试样品。
在进行残余应力测试时，选择合适的测试样品对于测试结果的准确性至关重要。
通常情况下，可以选择金属材料、焊接接头、热处理件等作为测试样品。
对于不同材料和工艺的测试样品，需要根据标准要求进行制备和处理，以保证测试的有效性。
4. 测试结果。
残余应力测试的结果通常以应力大小和分布图形式呈现。
通过对测试结果的分析，可以了解材料内部或表面的应力状态，为进一步的工艺改进和材料设计提供参考依据。
同时，测试结果也可以用于评估材料的质量和可靠性，对于产品的使用和维护具有重要意义。
5. 应用领域。
残余应力测试在航空航天、汽车制造、电子设备、建筑结构等领域都有着广泛的应用。
通过对材料残余应力的测试，可以有效地预防材料的疲劳破坏、断裂和变形，提高产品的使用寿命和安全性，对于保障工程质量和产品质量具有重要意义。
6. 结语。
残余应力的测试标准对于保证测试结果的准确性和可靠性至关重要。
通过遵循相关的测试标准和方法，可以得到准确的残余应力测试结果，为材料的设计和工艺改进提供科学依据。
残余应力测试
2.测试方法目前常用的残余应力测试方法主要有三种：一是盲孔法，二是X射线衍射法，三是磁弹性法。
盲孔法需在工件表面测量部位钻φ1.5~2mm深2mm的小孔（粘贴专用应变花），通过测读释放应变确定残余应力的大小，所测应力为孔深范围内的平均应力，同一测点无法重复测量比较；X射线衍射法可以做到无损测试，但由于X射线穿透力有限，一般只能测出几个微米范围内平均应力；磁弹性法是近几年发展较快应用比较成熟的一种残余应力测试方法，具有方便、无损、快速、准确的特点。
对采用盲孔法和X射线衍射法检测残余应力，施工强度大，测量精度难以保证。
尤其盲孔法不能对同一位置进行重复性测量，测量数据的符合性差。
因此，三峡发电机组转子圆盘支架焊缝残余应力的测试采用了磁弹法技术。
残余应力的测量方法残余应力的测量方法可以分为有损和无损两大类。
有损测试方法就是应力释放法，也可以称为机械的方法；无损方法就是物理的方法。
机械方法目前用得最多的是钻孔法（盲孔法），其次还有针对一定对象的环芯法。
物理方法中用得最多的是X射线衍射法，其他主要物理方法还有中子衍射法、磁性法和超声法。
X射线衍射法依据X射线衍射原理，即布拉格定律。
布拉格定律把宏观上可以准确测定的衍射角同材料中的晶面间距建立确定的关系。
材料中的应力所对应的弹性应变必然表征为晶面间距的相对变化。
当材料中有应力σ存在时，其晶面间距d 必然随晶面与应力相对取向的不同而有所变化，按照布拉格定律，衍射角2θ也会相应改变。
因此有可能通过测量衍射角2θ随晶面取向不同而发生的变化来求得应力σ。
从这里可以看出X射线衍射法测定应力的原理是成熟的，经过半个多世纪的历程，在国内外，测量方法的研究深入而广泛，测试技术和设备已经比较完善，不但可以在实验室进行研究，可且可以应用到各种实际工件，包括大型工件的现场测量。
残余应力测试方法
残余应力测试方法残余应力是指材料或结构在受力作用后，未完全消除的应力。
残余应力的存在可能会对材料的性能和结构的稳定性产生影响，因此对残余应力进行测试和评估是非常重要的。
一、残余应力的形成原因1. 加工过程中的应力：在材料加工过程中，由于变形、切削或焊接等操作，会引入应力，这些应力可能会在材料中残留下来。
2. 热应力：材料在加热和冷却过程中，由于热胀冷缩不均匀，会产生热应力，这些应力也可能会残留下来。
3. 外部载荷：材料受到外部力的作用，如压力、拉力或弯曲力等，会导致材料产生应力，这些应力也可能会残留下来。
二、残余应力的测试方法1. X射线衍射法：通过测量材料中晶格的畸变程度来间接推测残余应力的大小和方向。
2. 中子衍射法：利用中子的衍射特性来分析材料中晶体的结构和应力状态。
3. 应变测量法：通过测量材料中的应变来推断残余应力的大小和分布。
4. 晶格畸变法：通过分析材料中晶格的畸变情况来评估残余应力。
5. 超声波法：利用超声波在材料中传播的速度和衰减情况来测量材料中的应力。
6. 磁性法：利用材料磁性的变化来分析残余应力的分布和大小。
7. 光学法：通过光学显微镜或偏光显微镜观察材料中的应力畸变情况。
8. 拉伸法：将材料进行拉伸测试，通过测量材料的应变和应力来计算残余应力。
三、残余应力测试的应用领域1. 金属材料：在金属材料的制备和加工过程中，残余应力会对材料的强度、韧性和疲劳寿命等性能产生影响，因此对金属材料中的残余应力进行测试是非常重要的。
2. 焊接结构：焊接过程中产生的残余应力可能会导致焊接接头的变形或裂纹，因此对焊接结构中的残余应力进行测试可以评估焊接接头的质量和可靠性。
3. 玻璃材料：玻璃材料在制备和加工过程中可能会产生残余应力，这些应力可能会导致玻璃材料的破裂或变形，因此对玻璃材料中的残余应力进行测试可以评估其稳定性和可靠性。
4. 复合材料：在复合材料的制备和加工过程中，残余应力可能会导致复合材料的层间剥离或破坏，因此对复合材料中的残余应力进行测试可以评估其性能和可靠性。
工件中残余应力的形式,产生原因、测试方法总结1
残余应力基础知识一、基本概念1.1应力残余应力是在无外力的作用时，以平衡状态存在于物体内部的应力。
在外力的作用下，当没有通过物体表面向物体内部传递应力时，在物体内部保持平衡的应力系称为固有应力或初始应力。
热应力(Thermal stress)和残余应力(Residual stress)是固有应力的一种。
而固有应力也被一些研究者称为内应力。
通常说来，物体的内力是指物体内部质点之间的相互作用力，在物体没有受到外力作用时它就存在着的。
就是是这种内力，使物体各个部分紧密相连，并保持一定的几何形状。
通常我们关心的不是内力的大小，而是构件中所承受内力最严重的所谓“危险点”。
为了描述截面上各点承受内力的程度，以及内力在截面上的分布状况，引入内力集度(即应力)的概念。
如图2.1所示，设在受力物体内某一截面m-m 上任取一点K ，围绕K 点取为面积∆A,若在∆A 上作用的内力为∆P ，则在∆A 上的内力平均集度为:m P P ∆=∆A（1）图2.1应力概念示意图P m 称为作用在∆A 上的平均全应力。
如果所取微面积∆A 越小，则P m 就越能准确表示K 点所受内力的密集程度。
当∆A 趋于0时，其极限值定义为K 点的全应力（Total stress ），即 lim 0P dP p dA A ∆==∆A∆→ （2） 全应力p 是一个矢量。
为了研究问题的方便，常把全应力p 分解为垂直于截面m-m 的分量σ和相切于截面m-m 的分量τ。
σ称为法向应力或正应力，τ称为切向应力或剪应力。
[2]1.2内应力概念、原理由于物体是由无数质点组成的，因此，在未受外力作用时，内部各质点间就已存在着相互作用的力，它使各质点处于相对平衡状态，从而物体才能保持一定的形状，这种力称为物体的固有内力，即自然状态粒子结合力。
固有应力也被一些研究者成为内应力（Internal stress）。
内应力是指产生应力的各种因素不复存在时（如外力已去除、加工已完成、温度已均匀、相变已停止等），由于不均匀的塑性变形或相变而使材料内部依然存在并自身保持平衡的应力。
残余应力的测量方法
残余应力的测量方法作者：哈尔滨瑞锋振动时效技术有限公司由于工件经过振动时效处理以后其残余应力降低，所以测定工件振动时效前后残余应力的变化量也是判断振动时效效果的方法之一。
1. 盲孔法：它的原理是在平衡状态下的原始应力场上钻孔，以去除一部分具有应力的金属，而使圆孔附近部分金属内的应力得到松弛，钻孔破坏了原来的应力平衡状态而使应力重新分布，并呈现新的应力平衡，从而使圆孔附近的金属发生位移或应变，通过高灵敏度的应变仪，测量钻孔后的应变量，就可以计算原应力场的应力值。
测量仪器；应变仪；盲孔钻；应变花。
2.X射线法：X射线应力测定方法是利用X射线衍射测定试样中晶格应变求出工件表面应力的方法。
但是由于χ光应力测定仪的测量精度较差.比较适合用于测定具有较大残余应力的工件，如普通纲件、焊接件、淬火件等。
З.磁性法：磁性法测量残余应力是利用铁磁材料的压磁效应即在应力作用下.铁磁材料的各方向上的导磁率发生不同的变化，从而产生磁各向异性.通过对导磁率变化的测定来确定残余应力的方法。
此法目前尚处于试验或试用阶段，我所正在进行探讨采用此方法的可能性。
有关的数据处理方法在科学试验中，有着大量的测试数据，但是有时这些数据并不能使我们一目了然，而通过对这些数据进行科学的整理和分析，就可以帮助我们总结出许多现象和问提。
目前，这一问提已经引起越来越多的科技工作者的注意和重视，我们试验中每批试件尺寸精度保持性的数据都是几百个，甚至上千多个，因此初步尝试用一些简单的数理统计方法分析.整理了大批试验数据，取得了一定的成效。
4.测量误差分析：对大量的数据运用数理统计方法进行分析 .整理时，经常要用到算术平均值（X ）及离差（s ）其表达式为：一般用表示测量值的平均水平。
用8来衡量测量值的波动情况，S越大，表名测量值的波动越大，S 小，则说明测量比较集中。
在计算.分析振动时效工件导轨精度变化量时，根据测量时重复读数的偏差大小，可以算出测量的离差值S，当变形量小于S时，就应该认为没有变形或变形不显著。
残余应力检测方法
残余应力检测方法
残余应力是指在物体内部或表面存在的应力状态，它是在外力作用后消失的应力，通常是由于材料的加工、组装或使用过程中产生的。
残余应力的存在会对材料的性能产生影响，因此需要对其进行检测和分析。
下面将介绍几种常见的残余应力检测方法。
首先，非破坏性残余应力检测方法是一种常用的检测手段。
这种方法不会对被检测物体造成破坏，可以实现对材料内部残余应力的测量。
常见的非破坏性检测方法包括X射线衍射法、中子衍射法、超声波法等。
这些方法可以通过测量材料的衍射图样或超声波的传播速度来间接获取残余应力的信息，具有操作简便、效率高的特点。
其次，破坏性残余应力检测方法是另一种常见的检测手段。
这种方法需要对被检测物体进行破坏性处理，通过测量材料的残余应力释放来获取残余应力的信息。
常见的破坏性检测方法包括切割法、钻孔法、环切法等。
这些方法可以通过测量材料在切割或钻孔后的变形情况来间接获取残余应力的信息，具有直接观测残余应力释放的优势。
另外，应变法也是一种常用的残余应力检测方法。
这种方法通过测量材料的应变变化来获取残余应力的信息。
常见的应变法包括全场光学法、电阻应变片法、应变片法等。
这些方法可以通过测量材料在受力后的应变情况来间接获取残余应力的信息，具有高灵敏度、高精度的特点。
总的来说，残余应力的检测对于材料的质量控制和工程应用具有重要意义。
不同的检测方法各有特点，可以根据具体情况选择合适的方法进行应用。
在进行残余应力检测时，需要注意操作规范，确保测量结果的准确性和可靠性。
希望本文介绍的残余应力检测方法对您有所帮助。
测试残余应力的方法
测试残余应力的方法
1. X射线衍射，这是一种常用的方法，通过测量材料中晶格的微小变化来确定残余应力的存在和大小。
X射线衍射技术可以提供非常精确的残余应力测量。
2. 中子衍射，类似于X射线衍射，中子衍射也可以用于测量材料中的残余应力。
中子衍射对于一些特定类型的材料有其独特的优势，例如对于氢含量较高的材料。
3. 光学方法，包括全息干涉法和光栅法等，这些方法利用光的干涉原理来测量材料中的残余应力。
4. 荧光法，通过在材料表面施加荧光材料，并观察其发光的变化来测量残余应力。
5. 超声波法，利用超声波在材料中传播的速度和衰减来推断材料中的残余应力。
6. 磁性方法，包括磁滞回线测量和磁致伸缩测量等，这些方法利用材料中的磁性特性来推断残余应力。
综合利用以上方法，可以全面、多角度地测量材料中的残余应力，从而更好地了解材料的性能和行为。
这些方法在工程、材料科学和制造业等领域都有广泛的应用。
残余应力的测试方法
残余应力的测试方法
残余应力的测试方法有多种，以下是其中一些常用的方法：
1. X射线衍射法：该方法通过测量材料中的晶格畸变来确定残余应力的大小。
X 射线经过材料时，会发生衍射现象，通过测量衍射角度的变化，可以得到材料的残余应力。
2. 中子衍射法：与X射线衍射法类似，中子衍射法也是通过测量材料中的晶格畸变来确定残余应力的大小。
中子的波长与晶格间距相近，因此能够更加准确地测量晶格畸变。
3. 应变计法：该方法通过在材料表面粘贴应变计，测量材料的应变变化来确定残余应力的大小。
应变计可以是金属薄片或电阻应变计等，当材料受到应力时，应变计会发生形变，通过测量形变的大小，可以计算出材料的残余应力。
4. 隔离层剥离法：该方法通过在材料表面涂覆一层隔离层，剥离隔离层后测量剩余材料的形状变化来确定残余应力的大小。
由于隔离层起到了保护材料表面的作用，剥离后的材料形状发生变化可以反映出残余应力的大小。
5. 孔隙法：该方法通过在材料中制作孔隙，并测量孔隙的尺寸变化来确定残余应力的大小。
材料中的孔隙会受到应力的影响而发生变化，通过测量孔隙的变化，可以计算出材料的残余应力。
这些测试方法各有优缺点，选择合适的方法应根据具体的材料和测试要求来确定。
残余应力及检测方法
残余应力及检测方法一、残余应力简介及检测方法对比众所周知，工件在制造过程中，会受到各种因素的作用与影响。
当这些因素消失之后，若构件所受到的作用与影响不能完全消失，则会有部分作用与影响残留在构件内，这种残留的作用与影响，称作残余应力。
残余应力对工件有着很大的伤害，会使工件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。
针对这一问题，在现在的科技环境下，产生了几种检测应力的方法，这几种方法都存在各自的优缺点，对比图如下：现阶段行业内主要使用以下几种方法检测残余应力：（1）盲孔法盲孔法的优点在于有较好精度，而缺点也比较明显，即检测过程中需要损坏材料的结构。
（2）X射线衍射法X射线衍射法经过了市场的检验，优点是技术较为成熟且稳定，缺点是检测仪器比较笨重，操作耗时且伴随着辐射。
（3）超声波应力检测法超声波应力检测法的优点在于操作简便、快速、不损伤材料，也不会对检测人员造成伤害。
而它的缺点就在于这是一项新的技术，虽然经过多家大型实验室的测验，但是市场检验度还不够高。
综合来看，超声波应力检测技术具有很大的现场适用性，下文对该技术进行详细介绍。
二、超声波应力检测技术1、超声波应力测试仪近些年国内超声波应力检测技术的研究进展较快，下图展示为我公司自主研发的一台超声波应力测试设备及配套软件，它是一款工业级高精度超声波应力测量设备，通过软件实现信号的激发和采集，根据声弹性理论进行残余应力的计算，可无损测定被测对象积聚的应力。
超声波应力测试设备（采集模块）超声波应力测试信号处理系统（显示操作模块）该设备符合国标GB/T 32073-2015《无损检测残余应力超声临界折射纵波检测方法》的要求，具备频率设置、滤波、超声激励、残余应力值计算等基本功能。
以下为该设备具有的优势和特点：•可同时测量应力、声时、壁厚、声速，实时显示超声波形，具有一定探伤功能；•配备高频数据采集卡，对上万次测量结果进行算法优化，测量结果更准确；•集成了温度传感器，通过温度补偿消除温度对检测结果的影响；•采集模块分体式设计，易于拆装，可无线连接显示操作模块，移动性强，易于现场使用；•设备可搭载锂电池独立供电，有效地解决了野外现场供电难的问题；•优良的抗干扰能力和可靠性，拥有出色的信噪比。
残余应力检测方法概述.
第1 页共 2页残余应力检测方法概述目前国际上普遍使用的残余应力检测方法种类十分繁多,为便于分类,人们往往根据测试过程中被测样品的破坏与否将测试方法分为:应力松弛法(样品将被破坏和无损检测法(样品不被破坏两类。
以下我们简单归纳了现阶段较为常用的一些残余应力检测方法。
一、常见的残余应力检测方法: 1. 应力松弛法 (1 盲孔法该方法最早由Mather 于1934年提出,其基本原理就是通过孔附近的应变变化,用弹性力学来分析小孔位置的应力,孔的位置和尺寸会影响最终的应力数值。
由于这类设备操作起来非常简单,近年来被广泛使用。
(2 切条法Ralakoutsky 在1888年提出了采用该方法测量材料的残余应力。
在使用这种方法时需要沿特定方向将试件切出一条,然后通过测量试件切割位置的应变来计算残余应力。
(3 剥层法该方法是通过物理或化学的方法去除试件的一层并测量其去除后的曲率,根据测定的试件表面曲率变化就能计算出残余应力。
该方法常用于形状简单的试件,且测试过程快捷。
2. 无损检测方法 (1 X 射线衍射法X 射线方法是根据测量试件的晶体面间距变化来确定试件的应变,进而通过弹性力学方程推导计算得到残余应力,目前最被广泛使用的是Machearauch 于1961提出的sin2ψ方法。
日本最早研制成功了基于该方法的X 射线残余应力分析仪,为该方法的推广做出了巨大的贡献。
(2 中子衍射法。
中子衍射方法的原理和X 射线方法本质上是一样的,都是根据材料的晶体面间距变化来求得应变,并根据弹性力学方程计算残余应力。
但中子散射能量更高,可以穿透的深度更大,当然中子衍射的成本也是最昂贵的。
(3 超声波法。
该方法的物理和实验依据是S.Oka 于1940年发现的声双折射现象,通过测定声折射所导致的声速和频谱变化反推出作用在试件上的应力。
试件的晶体颗粒及取向会影响数据的准确度,尽管超声波方法也属无损检测方法,但其仍需进一步完善。
残余应力的测量方法
残余应力的测量方法
1. 你知道钻孔法吗？就好比在木板上打个孔来看看它内部的情况一样。
比如说，我们要测量一个金属块的残余应力，拿个小钻头在它上面钻个孔，再观察它的变化，这样就能知道残余应力的大概情况啦！
2. 还有X 射线衍射法呢！这就好像用特殊的光线给残余应力拍个照，从而看清它的真面目。
就像去医院拍 X 光片来了解身体内部一样呀！能非常准确地得到残余应力的信息哦！
3. 应变片法也很常用呀！可以把它想象成给物体贴上创可贴，通过创可贴来感受物体的变化。
比如在一个钢梁上粘贴应变片，就能检测到残余应力啦！
4. 脆性涂层法也很有趣哦！就如同给物体穿上一件特殊的衣服，一有应力变化，衣服就会有反应。
像在一个机器零件上涂一层脆性涂层，根据涂层的开裂情况就知道残余应力大小咯！
5. 切割法也得了解一下呀！这就像把一个东西切开来看里面的状况。
比如把一根钢管切成两段，看看切口处的变形情况就能推断出残余应力啦！
6. 云纹干涉法是不是很奇特呀！如同在空中看到的奇妙云彩纹路一样能反映出关键信息。
在一个材料表面利用云纹干涉来研究残余应力呢！
7. 超声法也很了不起呢！就好像用声音去探测物体内部，寻找残余应力的踪迹。
比如说用超声去检测一个铸件呀！
8. 磁测法也是个好办法哟！可以把它想象成用磁铁去感受残余应力呢！比如对一块磁化过的钢板进行测量，就能得到残余应力的信息啦！
我觉得这些残余应力的测量方法都各有千秋，在不同的情况下都能发挥重要作用，根据实际需求选择合适的方法才是关键呀！。
残余应力测试报告
残余应力测试报告1. 引言残余应力是物体在经历了外力作用后，消除外力作用后仍然存在的内部应力状态。
残余应力测试是一种评估材料或构件内部应力状况的方法，对于判断材料的工艺性能以及结构的可靠性具有重要意义。
本报告旨在对进行残余应力测试的方法、测试结果以及结论进行详细的描述。
2. 测试方法在本次残余应力测试中，我们使用了非破坏性测试方法进行测试，具体测试方法如下：1.X射线衍射法：X射线衍射法是一种常用的测试方法，可通过测量材料中的晶体结构来估计残余应力的大小和分布。
在测试中，我们使用了X射线衍射仪对待测试材料进行扫描，并分析衍射图谱来获得残余应力的信息。
2.中子衍射法：中子衍射法与X射线衍射法相似，但使用的是中子束而不是X射线束。
中子具有与材料发生相互作用时不同于X射线的特性，因此中子衍射法可以提供不同的测试结果。
我们在本次测试中也使用了中子衍射法来对测试样品进行分析。
3.光栅法：光栅法是一种基于光学原理的残余应力测试方法。
通过测量材料表面反射光的偏移来获得残余应力的信息。
在测试中，我们使用了专用的光栅仪器来对测试样品进行测试。
3. 测试结果经过以上测试方法的应用，我们获得了如下的测试结果：1.X射线衍射法：通过X射线衍射仪对样品进行测试后，我们得到了样品不同区域的衍射图谱。
进一步分析衍射图谱，我们获得了样品中的残余应力分布情况。
测试结果显示，在样品的表面以及深入一定厚度的地方都存在着不同程度的残余应力。
2.中子衍射法：使用中子衍射仪器对样品进行测试后，我们得到了样品的中子衍射图谱。
通过分析图谱，我们发现样品的不同位置存在着不同的残余应力大小。
尤其是在样品的焊接处以及表面附近的区域，残余应力较高。
3.光栅法：通过光栅仪器对样品进行测试，我们观察到样品表面的光栅条纹发生了偏移。
根据光栅条纹的偏移情况，我们可以推测样品的残余应力分布情况。
测试结果显示，在样品的边缘处以及焊接部位都存在着较大的残余应力。
4. 结论根据以上测试结果，我们得出了以下的结论：1.测试样品在进行加工和焊接过程中产生了残余应力，并且这些残余应力在不同区域存在着差异。
残余应力测定方法(精)
第二章残余应力测定方法残余应力的测定方法大致可分为机械测量法和物理测量法两类。
物理测量法包括X射线法、磁性法、和超声波法等。
它们分别利用晶体的X射线衍射现象.材料在应力作用下的磁性变化和超声效应来求得残余应力的量值。
它们是无损的测量方法。
其中X射线法使用较多，比较成熟，被认为是物理测量法中较为精确的一种测量方法。
磁弹性法和超声波法均是新方法，尚不成熟，但普遍地认为是有发展前途的两种测试方法。
物理法的测试设备复杂.昂贵.精度不高。
特别是应用于现场实测时，都有一定的局限性和困难。
机械方法包括切割法、套环法和钻孔法（下面主要介绍）等，它是把被测点的应力给予释放，并采用电阻应变计测量技术测出释放应变而计算出原有残余应力。
残余应力的释放方法是通过机械切割分离或钻一盲孔等方法，因此它是一种破坏性或半破坏性的测量方法，但它具有简单、准确等特点。
从两类方法的测试功能来说，机械方法以测试宏观残余应力为目的，而物理方法则测试宏观应力与微观应力的综合值。
因此两种方法测试的结果一般来说是有区别的。
一、分离法测量残余应力切割法和套环法都是将被测点与其邻近部分分开以释放残余应力，因此统称分离法。
它是测量残余应力的一种最简单的方法，多用于测量表面残余应力或沿厚度方向应力变化较小的构件上的残余应力。
（一）、切割法：在欲测部位划线：划出20mm×20mm的方格将测点围在正中。
在方格内一定方向上贴应变计和应变花，再将应变计与应变仪相连，通电调平。
然后用铣床或手锯慢速切割方格线，使被测点与周围部分分离开。
切割后，再测应变计得到的释放应变。
它与构件原有应变量值相同、符号相反，因此计算应力时，应将所得值乘以负号。
释放后的残余应力计算方法如下：1、如果已知构件的残余应力为单向应力状态，只要在主应力方向贴一个应变片（如图3.1）即可。
分割后得释放应变ε，由虎克定律可知其残余应力为：σ=-Eε（1）2、如果构件上残余应力方向已知，则在测点处沿主应力方向粘贴两个应变片1和2（如图3.2所示）。
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残余应力测试方法综述作者：廖斌来源：《科技资讯》2014年第30期摘要：该文介绍了残余应力对结构件在实际使用中的有害影响及实验对于测量残余应力的必要性阐述了当前测量残余应力的两种主要方法，并对机械式残余应力测试方法分别从平面和三维条件下进行了详细的说明。
大部分残余应力的测试方法都没有达到实用阶段。
除了测试技术还存在问题，在力学原理上，主要是弹性力学与塑性力学还得不出钻孔这个力学模型的三维问题应力解。
关键词：残余应力小孔释放法应变主应力中图分类号：TU13 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0065-03机械零部件中存在的残余应力近年来日益受到人们的关注，尤其是一些成形小的结构件中的残余应力在实际使用中会产生一些有害影响，如微机械、微机电系统中由于制备的原因，残余应力是结构件破坏的主要因素之一。
目前，比较成熟的残余应力检测和评价方法主要限于一些比较大的结构件中。
较大型的机械零部件在加工成形中由于需要较大的变形如挤压、焊接变形，从而容易形成残余应力。
例如：大型铸焊件在热处理或焊接过程中由于热影响而引起的残余变形所导致的残余应力尤为突出。
残余应力对工程构件，特别是对压力容器等焊接结构的危害是显而已见的；反之，也有采取某种特殊工艺措施，使零部件表面形成正压力（如喷丸、碾压等）以增强零部件的抗疲劳能力，提高其使用寿命。
随着断裂力学分析方法的不断发展，迫切要求定量了解或确定零部件内存在的残余应力大小。
由于产生残余应力的机理极其复杂，单纯采用理论分析以及计算方法求解，往往不能满足实际需要，同时现有的一些理论模型还不能完全反映实际情况从而达到寿命预测的目的，因此，实验仍是直接测试零部件的残余应力必不可少的工作方法。
1 残余应力的测量方法1.1 物理式残余应力测试方法物理式残余应力测试方法主要有射线法、磁测法及超声法。
这种方法是无损式测量方法，其中射线法使用较多，而且比较成熟；但设备较复杂，携带到现场并在实物上测量有一定的困难，操作技术较复杂。
超声法和磁测法能够测量表面下的应力，是一种较新的测试方法。
1.2 机械式残余应力测试方法机械式残余应力测试方法主要采用电阻应变测量技术，通过分段切割、套孔或钻小孔等方法，将残余应力全部或部分释放，获得零部件内的残余应力。
其中套孔法是在应变片周围切一环形槽（如图1（a）所示），将环槽中心工件部分完全孤立，释放孤立区域的残余应力（约释放90%以上），并由应变片检测出释放应变。
该法的测量误差可达到3%～5%，但环槽深度至少要等于环槽宽度，因此，这种方法对工件破坏较大。
钻孔法（如图1（b）所示）是在应变片附近钻一小孔（孔径通常为1.5～3.0 mm，深度约为1.5～3.0 mm），局部释放残余应力（约释放25%）。
这种方法对工件的破坏性较小，同时测试的是孔深的平均应力，所需设备比较简单，操作简单，可携带于现场使用，具有一定的测试精度。
2 机械式平面残余应力测试方法2.1 小孔释放法基本原理假定一块各向同性材料的工件存在残余应力，若钻一小孔时，孔边的径向应力必然下降为零，在孔区的应力则重新分布，如图2所示应力曲线示意图中阴影区为钻孔后应力变化，该应力变化称为释放应力。
通常表面残余应力是平面类型，它的两个主应力及方向是未知数，要求用3张应变片组成的应变花进行测量，每张应变片布置在同一半径上，形成如图3所示的直角应变花。
在这里必须假设小孔区域内应力分布是均匀的。
2.2 反向加载的载荷计算假设在孔深h内，主应力沿孔深均匀分布，若在某一点A取高为1的正方形单元体，其俯视图投影如图4（a）所示。
但实际上所钻小孔是圆形的，所以应取高为h的圆柱形单元体，正方形单元体上的直角坐标中的主应力与圆柱形单元体上的极坐标中的应力分量，之间的换算，可由应力状态分析中的应力圆来完成（如图4（b）所示）。
在图5（a）中截出长为的斜截面，这个截面上的极坐标中的应力分量，可由应力圆计算。
计算公式分别为：（1）由于反向加载，圆孔孔壁上的载荷为式（1）的反号。
2.3 用应变花测量残余应力及方向有残余应力的工件板如图3所示，各应力片上反映出的应变与主应力及主应力方向间的关系分别由下列方程式表达：（2）（3）式中A，B为释放系数，由标定实验确定。
释放系数A，B通常是由现场相同材料，在实验室内进行的实验中确定，多采用均匀的单向拉伸应力场。
轴向施加应力，应变花中应变片与轴向重合，有，，代入式（2）和式（3），得：（5）将钻孔后各片的读数和钻孔前相对应的各应变片读数相减，得到由施加应力引起的释放应变值：（6）将式（6）中的应变值代入式（4），即可得到释放系数A，B。
陈惠南[1]曾对该系数专门进行过研究。
通过上述计算有时会出现代数值的异常现象。
Gupta[2]等分析产生的异常情况的原因是在的方向角，即将两应力值交换一下，角度，式中为交换主应力值后的角度。
Wang[3]对Gupta的工作进行了简化改进，根据差值的正负号来判断主应力的方向，即：（7）式中，是反正切函数的主值，即。
当时，则；当时，则。
3 机械式三维残余应力的测试与分析方法3.1 应用广义胡克定律的测量方法Schilling[4]和Langman[5]等测量铁路直钢轨的三维残余应力是应用广义胡克定律测量方法成功的一例。
设沿钢轨长度方向为方向，测量的关键数据是。
一旦测得方向上的应变，就可以用广义胡克定律计算。
其中另外两个方向上的应力，则用小孔释放法测量。
由于钢轨很长，可以认为，，沿钢轨长度方向都为均匀分布。
因此，Schilling的方法只适用于如钢轨这类特殊的构件。
这一测量方法的内容：（1）在钢轨的中段截出355.6 mm长的一段，在钢轨的两个横截面原有残余应力都为平衡力系，当应力释放后，按圣维南原理，只对两个界面附近有影响。
（2）如图5所示，将截出的钢轨沿纵向截开 mm，在截开前后，分别用至少能测纵向伸长。
计算，为原来的残余应变。
焊缝由于纵向截开释放了剪应力，可以自由收缩而缩短变形，但焊缝中原来是拉伸残余应力，所以==，括号内加负号是因为本身是负值的缘故。
由广义胡克定律得：式中，为当时，钢轨内原有的残余应力；，为当时，由柏松效应，纵条的横向收缩（膨胀）受到四周材料的约束而产生的应力，它们的求解是超静定问题，用迭代法计算，经过反复迭代，直到，，各应力的前后相差小于3.4 MPa，其中85%以上小于0.69 MPa为止。
3.2 应用三维静力平衡方程式的测量方法众所周知，不计自重的三维静力平衡方程式为：（9）将式（9）的第一式对求偏导，第二式对求偏导，第三式对求偏导得：（10）由剪应力互等定理：；；。
并将式（9）的第一、第二式代入第三式得：（11）由于，，可测，为已知量，所以式（11）中唯一的未知量为，可以通过计算求得。
另一方面，将式（15）改写成差分形式：（12）为了从式（12）中解出，需要钻9个小孔，孔的布置如图6所示，每一个孔都编有孔号，在方向孔心距为，方向为。
为了使孔与孔之间互不干扰，估计孔心距要有70 mm左右。
在钻阶梯孔时，要考虑大孔间互不干扰，大孔孔径最大为20 mm。
沿编号为“2”的孔深处为，处为，处为。
务必注意，这里的下标，不是孔的编号。
在各孔的处测量，，。
为了方便计算，以下取，，则式（12）变为：（13）在孔2处上式中的表达式。
同时其他参量的表达式为（14）该式中的下标为孔的编号，以下均同。
于是式（14）可改为（15）（16）式（16）中有3个未知量：，，。
用试件的上下表面均为自由表面的两个边界条件，可确定及。
上表面处：；；下表面处：；。
依次代入式（19）可求。
由，可求得。
4 结语小孔（钻孔法）释放法自Mathar[6]提出至今，已有半个多世纪，虽经许多研究者的努力，但问题远远没有得到解决。
根据ASTM标准（E827-81）：对于残余应力的水平要求不高，沿孔深残余应力分布的平板，可用深钻孔法测量，薄板则用通孔测量，这两者已可以用于工业测试。
其他情况则还在研究中，大部分都没有达到实用阶段。
除了测试技术还存在问题，在力学原理上，主要是弹性力学与塑性力学还得不出钻孔这个力学模型的三维问题应力解。
本文花大量篇幅叙述残余应力的测试方法目的是想抛砖引玉，广开思路，逐步攻克三维残余应力测试的技术难题。
参考文献[1] 陈惠南.钻孔法测量残余应力A，B系数计算公式讨论[J].机械强度，1989，11（2）：1-10.[2] Gupta V B，Gupta R D.Stress relaxation studies on wool fibers[J].Journal of Applied Polymer Science，1992，45（2）：253-263.[3] Wang J Y.Refined analysis of the relieved strain coefficients for the off-center hole-drilling case[J].Experimental Mechanics，1990，30（4）：367-371.[4] Schilling C G，Blake G T.Measurement of triaxial residual stresses in railroad rails-measurement and analysis techniques.SESA，1984：137-143.[5] Langman R A，Mutton P J.Estimation of residual stress in railway wheels by means of stress-induced magnetic anisotropy[J].NDT&E International，1993，26（4）：195-205.[6] Mathar J.Determination of initial stresses by measuring deformations around drilledholes[J].American Welding Society-Journal，1934，13（7）：24-29.。