残余应力检测方法概述
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。
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。
残余应力测试方法综述
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。
残余应力的测量方法
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。
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。
铸件残余应力测量方法
铸件残余应力测量方法铸件残余应力的测定方法可以分为机械测定法和物理测定法。
机械法测残余应力是采用机械机械加工的手段，对被测铸件进行部分加工或完全剥离，使被测构件上的残余应力部分释放或完全释放，使用电阻应变测量技术测出残余应力的方法，机械法最常见的是盲孔法。
其优点是测量精度以及准确性高，缺点是会对构件造成一定程度损伤。
物理测量法又叫非破坏无损伤测量方法，它无需对材料进行分割，可直接求得残余应力。
物理法最常见的是磁测法，对构件无损伤，但测量成本比较高。
目前较常用且适合铸件残余应力的分析测试技术主要就是盲孔法和磁测法。
盲孔法残余应力测量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。
盲孔法是工程中最通用的的残余应力测定方法，准确性最高，技术较为成熟，并且具有相关国家标准。
磁测法残余应力测量主要是通过测定铁磁材料在内应力的作用下磁导率发生变化确定残余应力的大小和方向。
铁磁材料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。
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，并通过特定残余应力计算软件，得出残余应力的大小、方向和应力的变化趋势。
磁性法检测工件须具有铁磁性，否则此方法无效。
铸件残余应力的检测，针对不同铸件和不同的测试目的选择最佳的测定方案，主要考虑以下几个方面：允许结构受损伤的程度；测试的应力种类；铸件性能变化的影响；现场测试的适应性；费用和时间。
如果您对铸铁件残余应力测量还有其他疑问，可直接咨询南京聚航科技有限公司，我们很乐意为您答疑解惑。
表面残余应力测试方法汇总
表面残余应力测试方法由于X射线的穿透深度极浅，对于钛仟金仅为5pm,所以X射线法是一种二维平而残余应力测试方法。
现在暂泄选择钛靶，它与钛合金的晶面匹配较好。
（110）晶面一、试样的表面处理X射线法测左的是试件的表而应力，所以试件的表面状况对测量结果也有很大的影响。
试件表而不应有油污、氧化皮或锈蚀等；测试点附近不应被碰、擦、刮伤等。
（1）一般可以使用有机溶剂（汽油）洗去表而的油泥和脏污。
（2）去除氧化皮可以使用稀盐酸等化学试剂（根据试样选择合适浓度，如Q235钢用10% 的硝酸洒精溶液浸蚀5min）o（3）然后依据测试目的和测试点表而实际情况，正确进行下一步的表面处理。
如果测虽的是切削、磨削、喷丸、光整、化铳、激光冲击等工艺之后的表面应力，以及其它表而处理后引起的表而残余应力，则绝不应破坏原有表而不能进行任何处理，因上述处理会引起应力分布的变化，达不到测量的目的。
必须小心保护待测试样的原始表而，也不能进行任何磕碰、加工、电化学或化学腐蚀等影响萄师应力的操作°对于粗糙的表而层，因凸出部分释放应力，影响应力的准确测量，故对表而粗糙的试样，应用砂纸磨平，再用电解抛光去除加工层，然后才能测定。
（5）若被测件的表而过于粗糙，将使测得的应力值偏低。
为了提高试件的表而光洁度，又不产生附加产力，比较好的办法是电解抛光法。
该法还可用于去除表而加工层或进行试件表层剥除。
（6）若单纯为了进行表层剥除，亦可以用更为简单的化学腐蚀法，较好的腐蚀剂是浓度为40%的（90%H202+10%HF）的水溶液。
但化学腐蚀后的表而光洁度不如电解抛光。
为此可在每次腐蚀前用金相砂纸打磨试件表面，但必须注意打磨的影响层在以后的腐蚀过程中应全部除去。
二、确定测量材料的物相，选定衍射晶面。
被测量的衍射线的选择从所研究的材料的衍射线谱中选择哪一条（hkl）而干涉线以及相应地使用什么波长的X射线是应力测左时首先要决泄的。
当然事先要知道现有仪器提供的前提条件：一是仪器配置了哪几种靶材的x射线管，它决立了有哪几个波长的辐射可以选用；二是测角仪的28范围。
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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。
二、最新的残余应力检测方法
cos α方法早在1978年就由S.Taira 等人提出， 但真正应用于残余应力测试设备中还是近几年的事情。
日本Pulstec 公司于2012年研制出了世界上首款基于cos α方法的X 射线残余应力分析仪，图1是设备图片（型号：μ-x360n ）。
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1. 该设备的工作原理是：X 射线照射到样品后，全二维探测器收集到来自样品的360度全方位衍射信息，并在探测器上形成德拜环，无应力的德拜环是标准的圆形，受残余应力作用的样品所产生的德拜环是一个发生了变形的德拜环，通过德拜环的变化并采用 cos α方法就可计算出残余应力。
2. 图2是用该设备测试焊接残余应力时的现场照片：
图3是焊接件的残余应力测试数据，软件自动计算出的残余应力结果为： -240±7 MPa （负号表示压应力）:
图2 测试图片，左下角是探测器上得到的德拜环
图1 设备图片
图3 焊接残余应力测试数据。