残余应力及如何测量
如何检测钢结构的残余应力？
如何检测钢结构的残余应力？瑟肯专业生产防渗碳／防渗氮／防氧化涂料残余应力是造成钢结构疲劳、断裂的重要因素，因此有效评价应力变形状态对于特种设备关键部件的早期失效预测十分有必要。
对钢结构进行残余应力的检测方法根据其物理原理的不同可分为电学检测方法、磁学检测方法、涡流检测方法、射线检测方法和超声检测方法等几类。
接下来小编就简单的为大家介绍一下这几种方法。
1 电学检测常用于钢结构残余应力检测的电学检测有电阻式应变检测法和振弦式应变检测法。
（1）电阻式应变检测法工作原理：金属丝的电阻应变效应即金属丝电阻随机械变形而改变的物理现象，其在不同方向的外力作用下，所产生的变形量不同。
优点：结构简单、成本低、技术成熟、检测精度高、适用于动态应力监测；缺点：应变片需要粘贴，不能长期使用，检测静态应变和残余应力时需要与钻孔法或压痕法配合，属于有损检测方法。
实际应用：电阻式应变检测的应用范围很广，如管道铺设过程应力监测、起重机应力监测，铁轨参与应力检测，海上采油平台桩管动应力监测等。
（2）振弦式应变检测法工作原理：在结构受力之前，在所测结构上粘贴或用其他方式固定钢弦式表面应变计。
在结构受力后，表面应变计内置钢弦的频率会发生变化，通过测量频率的变化，并由标定的应变-频率回归曲线，计算出所测结构物在作用力下的应变。
优点：高精度，高灵敏度、防水性能好、耐腐蚀、长期稳定性好、适合于动态应力监测。
缺点：钢弦式表面应变计的安装不太方便，且只能检测应力的变化量。
应用：可广泛应用于地铁基坑围护结构钢支撑的应力监测、连续钢构桥不对称悬臂施工应力监测、船舶应力监测等。
2 磁学检测方法常用于钢结构残余应力检测的磁学检测方法有磁应变法、磁声发射法和金属磁记忆法。
（1）磁应变法工作原理：利用铁磁性物体的逆磁致伸缩效应，在无应力作用时，可认为是磁的各向同性体，当发生弹性变形时，则产生磁各向异性，即各个方向的磁导率的变化来反映应力的变化。
优点：方便、简单、快速、准确缺点:只能用于检测铁磁性材料应用：油井套管应力检测、钢结构桥梁的焊接残余应力检测等（2）金属磁记忆检测工作原理：钢结构由于疲劳和蠕变而产生的微裂纹会在缺陷处出现应力集中，由于铁磁性材料存在磁机械效应，故其表面上的磁场分布与部件应力载荷有一定的对应关系，可通过检测部件表面的磁场分布状况间接的对构件的缺陷和应力集中部位进行诊断。
残余应力检测
残余应力检测方法主要包括盲孔法、磁测法和X射线法
盲孔法残余应力检测
盲孔法残余应力检测法就是在工件的被测部位贴上应变花（计），通过在应变花（计）中心打一个Φ2mm左右的小盲孔引起残余应力的释放，同时，由残余应力测试仪将这种释放量测出并通过计算得出该部位的残余应力大小和方向。
盲孔法残余应力检测的步骤如下：1、在工件上选定残余应力测量点，一般是选择工件上残余应力值最大的点或工件在使用过程中承力最大的点；2、将被测点表面打磨到粗糙度Ra0.8左右；3、用炳酮或酒精将打磨面清洗干净；4、用快凝胶将应变花（计）粘贴在被测点；5、快凝胶凝固后，将应变计上的应变片的引线与残余应力检测仪的测量线通过接线端子连接起来；6、将残余应力检测仪修正调零；7、用专用装置在应变花（计）中心打一个Φ2mm、深约2.5mm的盲孔；8、打完孔15分钟后，用检测仪测量打孔后释放的应变量，同时自动计算出残余应力值的大小和应力方向。
磁测法残余应力检测
磁测法残余应力检测法主要是通过磁测法来测定铁磁材料在内应力的作用下磁导率发生的变化确定残余应力的大小和方向。
众所周知，铁磁材料具有磁畴结构，其磁化方向为易磁化轴向方向，同时具有磁致伸缩性效应，且磁致伸缩系数是各向异性的，在磁场作用下，应力产生磁各向异性。
磁导率作为张量与应力张量相似。
本仪器通过精密传感器和高精度的测量电路，将磁导率变化转变为电信号，输出电流（或电压）值来反映应力值的变化，并通过装有特定残余应力计算机软件的计算机计算，得出残余应力的大小、方向和应力的变化趋势。
x射线衍射测量残余应力实验指导书
X射线衍射方法测量材料的残余应力一、实验目的与要求1.了解材料的制备过程及残余应力特点。
2.掌握X射线衍射（XRD）方法测量材料残余应力的实验原理和方法。
二、了解表面残余应力的概念、分类及测试方法种类, 掌握XRD仪器设备的操作过程。
三、实验基本原理和装置..1.X射线衍射测量残余应力原理当多晶材料中存在内应力时, 必然还存在内应变与之对应, 导致其内部结构(原子间相对位置)发生变化。
从而在X射线衍射谱线上有所反映, 通过分析这些衍射信息, 就可以实现内应力的测量。
材料中内应力分为三大类。
第I类应力, 应力的平衡范围为宏观尺寸, 一般是引起X射线谱线位移。
由于第I类内应力的作用与平衡范围较大, 属于远程内应力, 应力释放后必然要造成材料宏观尺寸的改变。
第II类内应力, 应力的平衡范围为晶粒尺寸, 一般是造成衍射谱线展宽。
第III类应力, 应力的平衡范围为单位晶胞, 一般导致衍射强度下降。
第II类及第III类内应力的作用与平衡范围较小, 属于短程内应力, 应力释放后不会造成材料宏观尺寸的改变。
在通常情况下, 我们测得是残余应力是指第一类残余应力。
当材料中存在单向拉应力时, 平行于应力方向的(hkl)晶面间距收缩减小(衍射角增大), 同时垂直于应力方向的同族晶面间距拉伸增大(衍射角减小), 其它方向的同族晶面间距及衍射角则处于中间。
当材料中存在压应力时, 其晶面间距及衍射角的变化与拉应力相反。
材料中宏观应力越大, 不同方位同族晶面间距或衍射角之差异就越明显, 这是测量宏观应力的理论基础。
原理见图1。
由于X射线穿透深度很浅, 对于传统材料一般为几十微米, 因此可以认为材料表面薄层处于平面应力状态, 法线方向的应力(σz )为零。
当然更适用于薄膜材料的残余应力测量。
图1 x 射线衍射原理图图2中φ及ψ为空间任意方向OP 的两个方位角, εφψ 为材料沿OP 方向的弹性应变, σx 及σy 分别为x 及y 方向正应力。
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）。
钻孔法测量残余应力
钻孔法测量残余应力测量原理钻孔法测量残余应力是基于材料力学中的应力释放原理。
当在材料表面钻孔时，孔周围的材料会发生弹性变形，这种变形会受到材料内部的残余应力的影响。
通过测量钻孔后的表面位移，可以确定孔周围的残余应力状态。
实验步骤钻孔法测量残余应力的实验步骤如下：1、选择合适的材料试件，进行表面处理，确保表面平整无杂质。
2、使用高精度的钻机在材料试件的表面钻孔，钻孔直径一般在0.5-1.0mm之间，孔深约为10-20mm。
3、在钻孔前、钻孔后和取下钻屑后分别使用光学显微镜观察孔周围的表面形貌，并记录下来。
4、根据观察到的表面形貌变化，计算出钻孔前后的位移量。
5、根据位移量和材料的弹性常数，计算出孔周围的残余应力。
精度分析钻孔法测量残余应力的精度主要受到以下因素的影响：1、钻孔直径和深度的精度：钻孔直径和深度的变化会影响位移量的测量精度，进而影响残余应力的计算精度。
2、表面处理质量：表面处理不干净会导致钻头受损，从而影响钻孔质量。
3、观察和测量误差：观察和测量表面形貌变化的过程中可能存在误差，导致位移量的计算不准确。
4、材料本身的力学性能：材料的弹性常数等力学性能参数的准确性也会影响残余应力的计算精度。
为了提高精度，需要采取以下措施：1、使用高精度的钻机和测量设备，确保钻孔直径和深度的准确性。
2、加强表面处理，确保表面干净无杂质。
3、使用高精度的光学显微镜进行观察和测量，减少人为误差。
4、对材料试件进行详细的质量和性能检测，确保其符合实验要求。
数据处理根据实验步骤中记录的位移量和材料的弹性常数，可以计算出孔周围的残余应力。
一般而言，钻孔法测量残余应力的数据处理可以采用以下步骤：1、计算钻孔前后的位移量差值，得到孔周围的位移变化量。
2、根据位移变化量和材料的弹性常数，利用应力释放原理计算孔周围的残余应力。
3、将计算得到的残余应力与实验前的预测值进行比较，评估测量结果的准确性。
4、如果测量结果不满足要求，可能需要重新进行实验，并检查实验步骤和数据处理方法是否正确。
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。
裂纹柔度法 测残余应力
裂纹柔度法测残余应力
裂纹柔度法是一种测量材料中的残余应力的方法。
它基于材料在应力作用下发生线性弹性变形的原理。
在实验中，通过在材料上加工一个裂纹，并施加一定的载荷来引起该裂纹的微小开口，然后测量该开口随载荷的变化。
根据弹性力学理论，载荷与裂纹的开口之间存在一定的线性关系。
通过对该关系进行分析，可以计算出材料中的残余应力。
具体的测量步骤如下：
1. 准备样品：选择一块符合要求的材料样品，并在其上加工一个裂纹。
裂纹的形状和尺寸需要根据具体的应用要求进行确定。
2. 施加载荷：使用适当的夹具将样品放置在测试机上，并施加一定大小的载荷。
载荷的大小应该使得裂纹的开口能够被测量，但要避免超过材料的弹性限度引起塑性变形。
3. 测量裂纹开口：使用光学测量仪器（如显微镜或光栅测量仪）来测量裂纹开口的大小。
通常会采用多次测量，以获得准确的开口数据。
4. 计算残余应力：根据裂纹开口与载荷之间的线性关系，使用弹性力学理论中的裂纹柔度公式计算出材料中的残余应力。
需要注意的是，在计算过程中要考虑材料的几何形状和弹性特性。
裂纹柔度法可以应用于不同类型的材料，包括金属、复合材料、陶瓷等。
它的优点是可以非破坏性地测量材料的残余应力，并且对样品的表面形貌没有特殊要求。
然而，该方法也有一定的局限性，例如对材料的线性弹性行为有一定的要求，不适用于有明显非线性行为的材料。
此外，由于裂纹开口的测量需要高精度的仪器，因此具备一定的技术难度。
盲孔法测残余应力
盲孔法测量残余应力
一、盲孔法测残余应力的原理：
盲孔法测残余应力是基于弹性力学理论随着应变电测技术发展起来的一种内应力的测试方法。
其原理就是在被测工件的表面贴上应变花，通过在应变花的中心对工件打孔，使得工件的内应力的平衡状态打破产生一定量的应变（该过程称为应力释放，当所打小孔深度达到小孔孔径的1.2倍时应力基本完全释放）。
应变引起小孔周围的金属塑性流动来带动应变花中的电阻丝的形状发生改变，从而改变电阻丝电阻的大小使得分在电阻丝上的电压发生改变。
应力应变测试仪将接受到的电信号根据弹性力学原理计算出工件产生的应变及残余应力。
二、盲孔法测残余应力的特点：
1、优点：
a)灵敏度高，测量速度快；
b)应变片形状小质量轻，不改变测试对象的原有应力状态；
c)设备方便易带，适用于生产现场工件残余应力的测试。
2、缺点：
a)盲孔法测量中的应力释放属于部分释放，所以盲孔法测量残余应力的精度不
是很高，不太适合低水平残余应力测试；
b)盲孔法测量的仅仅是表面残余应力，无法测量材料内部的残余应力。
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。
残余应力测试与计算
残余应力测试与计算残余应力是指在物体内部存在的一种剩余应力，它是在外部应力去除后，物体内部仍然保留的应力状态。
残余应力的产生是由于物体在受力作用下发生了塑性变形，而在外力解除后，由于内部应力的分布不均匀，导致部分应力得不到释放而形成的。
残余应力的测试与计算是研究材料力学性能的重要手段之一。
通过对材料的残余应力进行测试，可以了解材料的内部应力分布情况，进而对材料的使用性能和寿命进行预测和评估。
残余应力测试与计算可以应用于各种材料的研究领域，如金属材料、陶瓷材料、复合材料等。
残余应力的测试方法有多种，常用的有X射线衍射法、中子衍射法、光学法等。
其中，X射线衍射法是最常用的残余应力测试方法之一。
通过测量材料表面或内部的X射线衍射图样，可以计算出材料的残余应力分布情况。
残余应力的计算是通过数学模型和计算方法来估算材料的残余应力分布。
常用的计算方法有有限元方法、解析法等。
有限元方法是一种基于数值计算的方法，通过将材料划分为有限个小区域，建立数学模型，利用计算机进行模拟计算，从而得到材料的残余应力分布情况。
解析法是一种基于解析数学方法的计算方法，通过对材料的力学性质进行分析和推导，得到材料的残余应力分布情况。
残余应力的测试与计算在材料科学和工程领域具有重要的应用价值。
首先，残余应力的测试与计算可以为材料的设计和制造提供重要的参考依据。
通过了解材料的残余应力分布情况，可以对材料的使用性能和寿命进行预测和评估，从而指导材料的设计和制造。
其次，残余应力的测试与计算可以用于材料的质量控制和缺陷检测。
残余应力是材料内部存在的一种应力状态，它与材料的质量和缺陷密切相关。
通过对材料的残余应力进行测试和计算，可以发现材料中的缺陷和问题，并及时采取相应的措施进行修复和改进。
最后，残余应力的测试与计算可以为材料的应用和改进提供理论指导和技术支持。
通过深入研究材料的残余应力分布情况，可以揭示材料的内部机制和性能特点，为材料的应用和改进提供理论指导和技术支持。
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！。
中子衍射法测残余应力的方法
中子衍射法测残余应力的方法
中子衍射法是一种测量材料中残余应力的非破坏性技术。
该方法利用中子在晶体中的散射现象，测量材料晶体中晶面的距离和晶面间的角度，从而确定材料中的残余应力。
本文将介绍中子衍射法测残余应力的方法。
1. 实验装置
中子衍射法需要使用中子源、样品台、检测器等设备。
中子源一般采用核反应堆或加速器产生，样品台用于放置待测样品，检测器用于检测中子的散射信号。
同时，还需要一些光学器件，如束缚器、单色器、散射器等。
2. 实验步骤
（1）将待测样品放在样品台上，通过调整样品台的位置和角度，使中子束垂直射向待测样品的表面。
（2）中子进入样品后，会被样品中的晶体散射，形成衍射图案。
通过检测器记录这个图案，即可得到散射信号。
（3）通过分析散射信号，可以确定样品中晶体的晶面距离和晶面间的角度，从而计算出样品中的残余应力。
3. 实验注意事项
（1）样品制备要求高，需要保证样品表面光洁度和平整度。
（2）样品的取向也要考虑，一般要求晶面尽可能平行于样品表面。
（3）中子源、样品台和检测器的位置和角度都要调整得精确，
以保证测量的准确性。
（4）中子衍射法对样品厚度和晶粒尺寸也有一定的要求，一般要求样品厚度在0.1~1mm之间，晶粒尺寸在0.1~1μm之间。
4. 应用领域
中子衍射法广泛应用于材料科学、机械工程、航空航天等领域。
在材料科学中，中子衍射法可以用来研究材料的结构和性能；在机械工程中，中子衍射法可以用来评估机械零件的耐久性和安全性；在航空航天领域中，中子衍射法可以用来研究材料的抗疲劳性能和抗辐照性能。
完整版盲孔法测残余应力
关于构件的残余应力检测（盲孔法检测）一、前言（1）应力概念通常讲，一个物体，在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下，其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。
按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法，内应力分为三类：第I类内应力是存在于材料的较大区域（很多晶粒）内，并在整个物体各个截面保持平衡的内应力。
当一个物体的第I类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时，物体会产生宏观的尺寸变化。
第n类内应力是存在于较小范围（一个晶粒或晶粒内部的区域）的内应力。
第m 类内应力是存在于极小范围（几个原子间距）的内应力。
在工程上通常所说的残余应力就是第I类内应力。
到目前为止，第I类内应力的测量技术最为完善，它们对材料性能和构件质量的影响也研究得最为透彻。
除了这样的分类方法以外，工程界也习惯于按产生残余应力的工艺过程来归类和命名，例如铸造应力、焊接应力、热处理应力、磨削应力、喷丸应力等等，而且一般指的都是第I类内应力。
（2）应力作用机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。
适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命的因素；而不适当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，失去尺寸精度，甚至导致变形、开裂等早期失效事故。
（3）应力的产生在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。
但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：1.不均匀的塑性变形；2.不均匀的温度变化；3.不均匀的相变（4）应力的调整针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力，有时还可以引入有益的残余压应力分布，这就是残余应力的调整问题。
通常调整残余应力的方法有：①自然时效把构件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2%-10%但工件的松弛刚度得到了较大地提高，因而工件的尺寸稳定性很好。
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，它是在物体制造、变形或加工过程中产生的，但在外力作用消失后仍然存在的应力。
残余应力的存在对材料的力学性能、耐久性能和稳定性能都有着重要的影响，因此残余应力的检测方法显得尤为重要。
一、X射线法。
X射线法是一种常用的残余应力检测方法，它利用X射线对材料进行透射或衍射，通过分析X射线的衍射角度和强度来确定材料中的残余应力状态。
这种方法具有非破坏性、高精度和广泛适用性的特点，可以对各种材料的残余应力进行准确的检测和分析。
二、光弹法。
光弹法是一种利用光学原理来测定材料内部应力状态的方法，它通过在材料表面或内部施加一定的载荷，观察材料的变形情况，从而推断出材料的残余应力状态。
光弹法具有高灵敏度、高分辨率和实时性好的特点，适用于各种材料的残余应力检测。
三、超声波法。
超声波法是一种利用超声波在材料中传播的速度和衰减情况来测定材料内部应力状态的方法，它通过对超声波的传播特性进行分析，可以准确地测定材料中的残余应力状态。
超声波法具有高灵敏度、高分辨率和实时性好的特点，适用于各种材料的残余应力检测。
四、磁致伸缩法。
磁致伸缩法是一种利用材料在磁场中的应力-应变特性来测定材料内部应力状态的方法，它通过对材料在磁场中的磁致伸缩效应进行测量和分析，可以准确地测定材料中的残余应力状态。
磁致伸缩法具有高灵敏度、高分辨率和实时性好的特点，适用于各种材料的残余应力检测。
五、电子衍射法。
电子衍射法是一种利用电子束在材料中的散射情况来测定材料内部应力状态的方法，它通过对电子的散射角度和强度进行分析，可以准确地测定材料中的残余应力状态。
电子衍射法具有高精度、高分辨率和实时性好的特点，适用于各种材料的残余应力检测。
综上所述，残余应力检测是材料科学领域中的重要课题，不同的残余应力检测方法各有特点，可以根据具体的应用需求选择合适的方法进行检测和分析。
随着科学技术的不断发展，残余应力检测方法也在不断完善和创新，相信在未来会有更多更高效的残余应力检测方法出现，为材料科学研究和工程应用提供更多的支持和帮助。
残余应力判定标准
残余应力的判定标准可以根据不同的方法和应用场景而有所不同。
以下是一些常见的残余应力判定标准：X射线衍射法：这是一种无损检测方法，通过测量材料晶格间距的变化来推断残余应力的大小和分布。
在X射线衍射法中，判定标准通常与晶格间距的变化量相关，这个变化量可以通过比较无应力状态和有应力状态下的X射线衍射图谱来获得。
中子衍射法：类似于X射线衍射法，中子衍射法也是通过测量晶格间距的变化来推断残余应力。
判定标准通常与中子衍射图谱中的峰位移动或峰形变化相关。
超声波法：利用超声波在材料中传播速度的变化来测量残余应力。
判定标准通常与超声波传播速度的变化量或声弹性系数相关。
磁性法：通过测量材料磁性的变化来推断残余应力。
判定标准通常与磁化强度、磁导率或磁滞回线的变化相关。
机械释放法：这是一种有损检测方法，通过局部切割或钻孔来释放残余应力，并测量释放的应变或位移来推断残余应力的大小和分布。
判定标准通常与释放的应变或位移量相关。
需要注意的是，不同的判定标准可能适用于不同的材料和应用场景，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的判定标准。
此外，对于复杂构件或大型结构，可能需要采用多种方法进行综合评估。
X射线衍射方法测量残余应力的原理与方法
X射线衍射方法测量残余应力的原理与方法1、什么是残余应力？外力撤除后在材料内部残留的应力就是残余应力。
但是，习惯上将残余应力分为微观应力和宏观应力。
两种应力在X射线衍射谱中的表现是不相同的。
微观应力是指晶粒内部残留的应力，它的存在，使衍射峰变宽。
这种变宽通常与因为晶粒细化引起的衍射峰变宽混杂在一起，两者形成卷积。
通过测量衍射峰的宽化，并采用近似函数法或傅立叶变换方法来求得微观应力的大小。
宏观应力是指存在于多个晶体尺度范围内的应力，相对于微观应力存在的范围而视为宏观上存在的应力。
一般情况下，残余应力的术语就是指在宏观上存在的这种应力。
宏观残余应力（以下称残余应力）在X射线衍射谱上的表现是使峰位漂移。
当存在压应力时，晶面间距变小，因此，衍射峰向高度度偏移，反之，当存在拉应力时，晶面间的距离被拉大，导致衍射峰位向低角度位移。
通过测量样品衍峰的位移情况，可以求得残余应力。
2、X射线衍射法测量残余应力的发展X射线衍射法是一种无损性的测试方法，因此，对于测试脆性和不透明材料的残余应力是最常用的方法。
20世纪初，人们就已经开始利用X射线来测定晶体的应力。
后来日本成功设计出的X射线应力测定仪，对于残余应力测试技术的发展作了巨大贡献。
1961年德国的E.Mchearauch 提出了X射线应力测定的sin2ψ法，使应力测定的实际应用向前推进了一大步。
3、X射线衍射法测量残余应力的基本原理Ｘ射线衍射测量残余内应力的基本原理是以测量衍射线位移作为原始数据，所测得的结果实际上是残余应变，而残余应力是通过虎克定律由残余应变计算得到的。
其基本原理是：当试样中存在残余应力时，晶面间距将发生变化，发生布拉格衍射时，产生的衍射峰也将随之移动，而且移动距离的大小与应力大小相关。
用波长λ的X射线，先后数次以不同的入射角照射到试样上，测出相应的衍射角2θ，求出2θ对sin2ψ的斜率M，便可算出应力σψ。
Ｘ射线衍射方法主要是测试沿试样表面某一方向上的内应力σφ。
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为什么会有残余应力
金属材料在产生应力的条件消失后，为什么有部分的应力会残留在物体内？为什么这些应力不会随外作用力一起消失？
金属材料在外力作用下发生塑性变形后会有残余应力出现!而只发生弹性变形时却不会产生残余应力.
原因：金属在外力作用下的变形是不均匀的,有的部位变形量大,而有的部位小,它们相互之间又是互相牵连在一起的整体,这样在变形量不同的各部位之间就出现了一定的弹性应力-----当外力去除后这部分力仍然存在,就是所谓的残余应力.根据它们存在的范围可分为:宏观应力\微观应力和晶格畸变应力.注意它们是在一定范围存在的弹性应力. 残余应力不只是金属有，非金属也存在，比如混凝土构件。
残余应力的根源在于卸载后受力物体变形的不完全可逆性。
金属残留在物体内的应力是由分子间力的取向不同导致的。
外力撤销后，外力所造成的残余变形导致了残余应力。
通常用热处理、时效处理来消除残余应力。
因为材料受外力作用后，金属的组织产生晶格变形，并不会随外力消失而恢复。
所以会产生残余应力。
组织产生晶格变形了，自身储存了一些能量但级别又克服不了别的晶格的能量。
所以就回有残余应力。
我们真正关心的是零件加工后的质量。
由于毛坯制造过程中会造成较大的残余应力，而这些零件毛坯中处于“平衡”状态的残余应力在加工之前不引起毛坯明显变形。
当零件加工之后，原来毛坯中残余应力的“平衡状态”被打破，应力释放出来，会造成零件很快变形而失去应有的加工精度。
减小毛坯中因制造而残留在毛坯内部残余应力对零件加工质量的影响，通常要进行消除应力的热处理，对要求精度高的零件要在粗加工后进行人工时效处理，加快残余应力的重新分布面引起的变形过程，然后再精加工。
不仅对细长轴，而且包括所有要经过冷校直的零件(如型钢、导轨)，应当注意残余应力对零件加工精度的影响。
影响高精度零件质量的残余应力主要是在加工过程中产生的。
在切削过程中的残余应力由机械应力和热应力两种外因引起。
机械应力塑性变形是切削力使零件表层金属产生塑性变形，切削完成后又受到里层未变形金属牵制而残留拉应力(里层金属产生残余压应力)。
第三变形区内后刀面与已加工表面的挤压与摩擦又使表面金属产生残余压应力(里层金属产生残余拉应力)。
如果第一变形区内应力造成的残余应
力大于第三变形区内产生的残余应力，则机械应力所造成的残余应力表现为残余拉应力。
反之，由于机械应力引起的残余应力为残余压应力。
在机械应力引起零件的残余应力的同时，切削热也引起残余应力。
切削中表面层金属受热膨胀产生的塑性变形受里层低温金属阻碍而产生应力，在切削后的冷却过程中，表层金属体积收缩受里层金属阻碍而产生残余拉应力。
当切削温度高于材料相变温度产生相变时，热变形引起的残余应力会更大。
综合切削过程中的机械应力与热应力的作用结果，决定了已加工表面残余应力的大小。
磨削加工中磨削热造成零件相变而体积膨胀、冷却液作用及磨粒挤压金属都能够引起零件表层的残余应力。
磨削残余应力不仅引起零件变形，严重的磨削残余应力还可能导致零件的磨削裂纹。
减小残余应力及其所引起变形的措施，原则上是在加工中增加去应力工序。
使精加工之前消除零件的残余应力，尤其一些仪器用的精加工零件，去应力人工时效往往是必不可少的工序。
塑性变形中外力所作的功除大部分转化成热之外，还有一小部分以畸变能的形式储存在形变材料内部。
这部分能量叫做储存能。
储存能的具体表现方式为：宏观残余应力、微观残余应力及点阵畸变。
按照残余应力平衡范围的不同，通常可将其分为三种：
（1）第一类内应力，又称宏观残余应力，它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。
例如，将金属棒施以弯曲载荷，则上边受拉而伸长，下边受到压缩；变形超过弹性极限产生了塑性变形时，则外力去除后被伸长的一边就存在压应力，短边为张应力。
这类残余应力所对应的畸变能不大，仅占总储存能的0.1％左右。
（2）第二类内应力，又称微观残余应力，它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。
其作用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。
这种内应力有时可达到很大的数值，甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏。
（3）第三类内应力，又称点阵畸变。
其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原子、位错等）引起的。
变形金属中储存能的绝大部分（80％~90％）用于形成点阵畸变。
这部分能量提高了变形晶体的能量，使之处于热力学不稳定状态，故它有一种使变形金属重新恢复到自由焓最低的稳定结构状态的自发趋势，并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。
残余应力的测量方法
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。
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：
2.X射线法：
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。