盲孔法测残余应力
盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介[1]
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第15届全国残余应力学术交流会论文盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介王晓洪赵怀普（郑州机械研究所河南郑州450052）引言机械零部件和构件在制造加工的过程中由于不同的制造工艺，例如铸造、切削、焊接、热处理等，都会在材料中产生残余应力。
残余应力的存在，一方面工件会降低强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷；另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化或者使其疲劳强度等力学性能降低,从而影响到它们的使用安全性。
因而，了解残余应力的状态对于确保工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。
目前，比较成熟且普遍应用的残余应力测试方法分为两大类：无损检测法和机械检测法。
无损法在检测过程中不对工件产生创伤，机械法在测量的过程中要对工件体做全部或部分的破坏，例如切割法（又称剖分法）和环芯法对工件的破坏较大，而盲孔法对工件的破坏较小，因而盲孔法又称半无损法。
本文主要针对盲孔法的原理和几种打孔方式给于介绍。
一、盲孔法测残余应力的基本原理盲孔法最早由由德国人J.Mathar于1934年首先提出，以后经长期不断地改进和完善，目前已成为应用最广泛的残余应力测量方法之一。
美国材料试验协会ASTM已于1981年制订了测量标准（2）。
盲孔法测量残余应力的原理如图1所示，假设一个各向同性材料上某一区域内存在一般状态的残余应力场，其最大、最小主应力分别为σ1和σ2，在该区域表面上粘贴一专用应变花，在应变花中心打一小孔，引起孔边应力释放，从而在应变花丝删区域内产生释放应变，根据应变花测量的释放应变就可以计算出残余应力：图1 盲孔法残余应力测量原理图()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧---=--+-++=--+--+=1331223122313122312231311222)(442)(44εεεεεθεεεεεεεσεεεεεεεσtgBEAEBEAE(1)式（1）中：ε1、ε2、ε3—三个方向释放应变；σ1、σ2 —最大、最小主应力；θ—σ1与1号片参考轴的夹角；E —材料弹性模量；A、B —两个释放系数。
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。
盲孔法测残余应力标准
盲孔法测残余应力标准盲孔法是一种常用的测量残余应力的方法，通过在材料表面钻制一个盲孔，然后测量盲孔周围的变形来间接地获得残余应力的信息。
残余应力是在材料内部存在的一种应力状态，它不是由外部加载引起的，而是由材料的加工、焊接、热处理等工艺过程中产生的。
残余应力的存在会影响材料的力学性能和耐久性，因此准确测量残余应力对材料的质量控制和工程应用具有重要意义。
盲孔法测残余应力的标准是对这一测量方法的技术要求和规范进行了明确和规范，以保证测量结果的准确性和可比性。
标准规定了盲孔的制作方法、测量设备的要求、测量步骤和数据处理方法等内容，为盲孔法测残余应力提供了统一的操作指南和质量控制要求。
在进行盲孔法测残余应力时，首先需要选择合适的盲孔制作方法。
盲孔的制作应该遵循标准规定的尺寸和形状要求，以保证测量的准确性和可重复性。
其次，测量设备的选择和校准也是非常重要的。
标准规定了测量设备的精度要求和校准周期，确保测量结果的可靠性和准确性。
在进行盲孔法测残余应力时，需要严格按照标准规定的测量步骤进行操作，包括盲孔制作、测量设备的安装和调试、数据采集等。
在数据处理方面，标准也给出了详细的要求，包括数据的处理方法、结果的计算和报告的格式等。
这些规定和要求的制定，旨在保证盲孔法测残余应力的结果准确可靠，以满足工程实际的需要。
盲孔法测残余应力标准的制定和实施，对于推动盲孔法测残余应力技术的发展和应用具有重要意义。
它不仅可以指导和规范实际测量工作，还可以促进该技术的标准化和国际化进程。
同时，标准的实施还可以提高盲孔法测残余应力的测量水平和结果的可比性，为材料质量控制和工程应用提供可靠的技术支持。
总之，盲孔法测残余应力标准的制定和实施，对于规范和推动盲孔法测残余应力技术的发展和应用具有重要意义。
它为测量工作提供了统一的操作指南和质量控制要求，促进了该技术的标准化和国际化进程，提高了测量结果的可比性和可靠性，为材料质量控制和工程应用提供了可靠的技术支持。
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。
盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介[1]
第15届全国残余应力学术交流会论文盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介王晓洪赵怀普（郑州机械研究所河南郑州450052）引言机械零部件和构件在制造加工的过程中由于不同的制造工艺，例如铸造、切削、焊接、热处理等，都会在材料中产生残余应力。
残余应力的存在，一方面工件会降低强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷；另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化或者使其疲劳强度等力学性能降低,从而影响到它们的使用安全性。
因而，了解残余应力的状态对于确保工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。
目前，比较成熟且普遍应用的残余应力测试方法分为两大类：无损检测法和机械检测法。
无损法在检测过程中不对工件产生创伤，机械法在测量的过程中要对工件体做全部或部分的破坏，例如切割法（又称剖分法）和环芯法对工件的破坏较大，而盲孔法对工件的破坏较小，因而盲孔法又称半无损法。
本文主要针对盲孔法的原理和几种打孔方式给于介绍。
一、盲孔法测残余应力的基本原理盲孔法最早由由德国人J.Mathar于1934年首先提出，以后经长期不断地改进和完善，目前已成为应用最广泛的残余应力测量方法之一。
美国材料试验协会ASTM已于1981年制订了测量标准（2）。
盲孔法测量残余应力的原理如图1所示，假设一个各向同性材料上某一区域内存在一般状态的残余应力场，其最大、最小主应力分别为σ1和σ2，在该区域表面上粘贴一专用应变花，在应变花中心打一小孔，引起孔边应力释放，从而在应变花丝删区域内产生释放应变，根据应变花测量的释放应变就可以计算出残余应力：图1 盲孔法残余应力测量原理图()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧---=--+-++=--+--+=1331223122313122312231311222)(442)(44εεεεεθεεεεεεεσεεεεεεεσtgBEAEBEAE(1)式（1）中：ε1、ε2、ε3—三个方向释放应变；σ1、σ2 —最大、最小主应力；θ—σ1与1号片参考轴的夹角；E —材料弹性模量；A、B —两个释放系数。
盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介[1]
第15届全国残余应力学术交流会论文盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介王晓洪赵怀普（郑州机械研究所河南郑州450052）引言机械零部件和构件在制造加工的过程中由于不同的制造工艺，例如铸造、切削、焊接、热处理等，都会在材料中产生残余应力。
残余应力的存在，一方面工件会降低强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷；另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化或者使其疲劳强度等力学性能降低,从而影响到它们的使用安全性。
因而，了解残余应力的状态对于确保工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。
目前，比较成熟且普遍应用的残余应力测试方法分为两大类：无损检测法和机械检测法。
无损法在检测过程中不对工件产生创伤，机械法在测量的过程中要对工件体做全部或部分的破坏，例如切割法（又称剖分法）和环芯法对工件的破坏较大，而盲孔法对工件的破坏较小，因而盲孔法又称半无损法。
本文主要针对盲孔法的原理和几种打孔方式给于介绍。
一、盲孔法测残余应力的基本原理盲孔法最早由由德国人J.Mathar于1934年首先提出，以后经长期不断地改进和完善，目前已成为应用最广泛的残余应力测量方法之一。
美国材料试验协会ASTM已于1981年制订了测量标准（2）。
盲孔法测量残余应力的原理如图1所示，假设一个各向同性材料上某一区域内存在一般状态的残余应力场，其最大、最小主应力分别为σ1和σ2，在该区域表面上粘贴一专用应变花，在应变花中心打一小孔，引起孔边应力释放，从而在应变花丝删区域内产生释放应变，根据应变花测量的释放应变就可以计算出残余应力：图1 盲孔法残余应力测量原理图()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧---=--+-++=--+--+=1331223122313122312231311222)(442)(44εεεεεθεεεεεεεσεεεεεεεσtgBEAEBEAE(1)式（1）中：ε1、ε2、ε3—三个方向释放应变；σ1、σ2 —最大、最小主应力；θ—σ1与1号片参考轴的夹角；E —材料弹性模量；A、B —两个释放系数。
金属残余应力检测方法
金属残余应力检测方法
嘿，你问金属残余应力检测方法啊？那咱就来唠唠。
一种方法呢是盲孔法。
这就像是在金属上打个小孔，然后看看它的反应。
先在金属上钻个小小的孔，接着用专门的仪器去测量这个孔周围的变形情况。
通过这些变形的数据呢，就能算出金属里面的残余应力啦。
就好像你在一个气球上扎个小孔，看看气球会怎么变化一样。
还有一种是X射线衍射法。
这就有点高科技啦。
用X射线去照金属，就像给金属拍个特别的照片。
X射线照到金属上会产生一些特殊的图案，通过分析这些图案，就能知道金属里面的残余应力有多大。
就像你看天上的云，能猜出天气怎么样，看这个图案就能知道残余应力的情况。
再有一种是磁测法。
金属有磁性嘛，残余应力会影响金属的磁性。
用专门的仪器去测量金属的磁性变化，就能推断出残余应力的大小。
就像你感觉一个人的心情好不好，可以从他说话的语气里听出来一样，从磁性变化能知道残余应力。
另外呢，还有超声波法。
用超声波去探测金属，超声波在金属里传播的速度和方向会受到残余应力的影响。
通过测
量这些变化，也能算出残余应力。
就像你在一个房间里喊一声，听声音的回声就能知道房间的大小和形状，听超声波的变化就能知道残余应力。
比如说我有个朋友在工厂里工作，他们就经常用盲孔法来检测金属零件的残余应力。
他们先小心地在零件上钻个小孔，然后用仪器仔细测量，确保零件的质量没问题。
要是发现残余应力太大，就会采取措施来处理，让零件更安全可靠。
所以啊，这些金属残余应力检测方法都有自己的特点和用处，能帮助我们更好地了解金属的情况。
盲孔法测量残余应力
盲孔法测量残余应力
切割法和套环法测量残余应力具有较大的破坏性，因此目前在焊接件和铸件上应用的较多的残余应力测量方法是盲孔法，盲孔法就是在工件上钻一小通孔或不通孔，使被测点的应力得到释放，并由事先贴在孔周位的应变计测得释放的应变量，再根据弹性力学原理计算出残余应力来。
钻孔的直径和深度都不大，不会影响被测构件的正常使用。
并且这种方法具有较高的精度，因此它以成为应用比较广泛的方法。
（一）理论公式的推导当残余应力沿厚度方向的分布比较均匀时，可采用一次钻孔法测量残余应力的量值。
用图3.6 表示被测点o 附近的应力状态：σ1和σ2为o 点的残余主应力。
在距被测点半径为r 的Р点处，σr和σt分别表示钻孔释放径向应力和切向应力。
并且σr和σ1的夹角为ф。
根据弹性力学原理可得P 点的原有残余应力σ˙r和σ˙t与残余主应力σ1和σ2的关系如式（4）钻孔法测残余应力时，要在被测点о处钻一半径为a 的小孔以释放应力。
由弹性力学可知，钻孔后P 点处的应力σ?r和σ?t分别为式（5）在一般情况下，主应力方向是未知的则上式中含有三个未知数σ1，σ2和Ф。
如果在与主应力成任意角的Ф1，Ф2，Ф3三个方向上贴应变片，由上式可得三个方程，即可求出σ1，σ2和Ф来。
为了计算方便，三个应变片之间的夹角采用标准角度，如Ф，Ф+45?，Ф+90?，这样测得的三个应变分别为
ε0，ε45和ε90即：
在有些情况下，公式（12）将会有所变化： 1.如果被测点的残余应力是单向应力状态，只要在应力方向上贴一应变片，钻孔后即可测出应变εo，把Ф=0,
σ2=0代入（11）式得
2.如果残余应力σ1和σ2的方向已知，则可沿两个主应力方向贴一应变片，。
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。
残余应力检测方法
有关构件旳残存应力检测（盲孔法检测）一、前言（1）应力概念一般讲，一种物体，在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终结旳条件下，其内部仍然存在并自身保持平衡旳应力叫做内应力。
按照德国学者马赫劳赫提出旳分类措施，内应力分为三类：第Ⅰ类内应力是存在于材料旳较大区域（诸多晶粒）内，并在整个物体各个截面保持平衡旳内应力。
当一种物体旳第Ⅰ类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时，物体会产生宏观旳尺寸变化。
第Ⅱ类内应力是存在于较小范畴（一种晶粒或晶粒内部旳区域）旳内应力。
第Ⅲ类内应力是存在于极小范畴（几种原子间距）旳内应力。
在工程上一般所说旳残存应力就是第Ⅰ类内应力。
到目前为止，第Ⅰ类内应力旳测量技术最为完善，它们对材料性能和构件质量旳影响也研究得最为透彻。
除了这样旳分类措施以外，工程界也习惯于按产生残存应力旳工艺过程来归类和命名，例如锻造应力、焊接应力、热解决应力、磨削应力、喷丸应力等等，并且一般指旳都是第Ⅰ类内应力。
（2）应力作用机械零部件和大型机械构件中旳残存应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要旳影响。
合适旳、分布合理旳残存压应力也许成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命旳因素；而不合适旳残存应力则会减少疲劳强度，产生应力腐蚀，失去尺寸精度，甚至导致变形、开裂等初期失效事故。
（3）应力旳产生在机械制造中，多种工艺过程往往都会产生残存应力。
但是，如果从本质上讲，产生残存应力旳因素可以归结为：1.不均匀旳塑性变形；2.不均匀旳温度变化；3.不均匀旳相变（4）应力旳调节针对工件旳具体服役条件，采用一定旳工艺措施，消除或减少对其使用性能不利旳残存拉应力，有时还可以引入有益旳残存压应力分布，这就是残存应力旳调节问题。
一般调节残存应力旳措施有：①自然时效把构件置于室外，经气候、温度旳反复变化，在反复温度应力作用下，使残存应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般觉得，通过一年自然时效旳工件，残存应力仅下降2%～10%，但工件旳松弛刚度得到了较大地提高，因而工件旳尺寸稳定性较好。
盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介[1]
第15届全国残余应力学术交流会论文盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介王晓洪赵怀普（郑州机械研究所河南郑州450052）引言机械零部件和构件在制造加工的过程中由于不同的制造工艺，例如铸造、切削、焊接、热处理等，都会在材料中产生残余应力。
残余应力的存在，一方面工件会降低强度，使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷；另一方面又会在制造后的自然释放过程中使工件的尺寸发生变化或者使其疲劳强度等力学性能降低,从而影响到它们的使用安全性。
因而，了解残余应力的状态对于确保工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。
目前，比较成熟且普遍应用的残余应力测试方法分为两大类：无损检测法和机械检测法。
无损法在检测过程中不对工件产生创伤，机械法在测量的过程中要对工件体做全部或部分的破坏，例如切割法（又称剖分法）和环芯法对工件的破坏较大，而盲孔法对工件的破坏较小，因而盲孔法又称半无损法。
本文主要针对盲孔法的原理和几种打孔方式给于介绍。
一、盲孔法测残余应力的基本原理盲孔法最早由由德国人J.Mathar于1934年首先提出，以后经长期不断地改进和完善，目前已成为应用最广泛的残余应力测量方法之一。
美国材料试验协会ASTM已于1981年制订了测量标准（2）。
盲孔法测量残余应力的原理如图1所示，假设一个各向同性材料上某一区域内存在一般状态的残余应力场，其最大、最小主应力分别为σ1和σ2，在该区域表面上粘贴一专用应变花，在应变花中心打一小孔，引起孔边应力释放，从而在应变花丝删区域内产生释放应变，根据应变花测量的释放应变就可以计算出残余应力：图1 盲孔法残余应力测量原理图()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧---=--+-++=--+--+=1331223122313122312231311222)(442)(44εεεεεθεεεεεεεσεεεεεεεσtgBEAEBEAE(1)式（1）中：ε1、ε2、ε3—三个方向释放应变；σ1、σ2 —最大、最小主应力；θ—σ1与1号片参考轴的夹角；E —材料弹性模量；A、B —两个释放系数。
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。
钻盲孔法测量残余应力指导书
（1）
（2） 式中：ε0°、ε45°、ε90°量分别为该处在 0°、45°、90°方向上的释放应
变；σ1 、σ2：分别为最大，最小主应力；φ为最大主应力与ε0°电阻片参考轴 的夹角；E 为被测钢板的弹性模量；A、B 为应变花的释放系数，BE350-3CD-K 应 变花在普通钢材上的释放系数，为：
A=-0.0725±10%（2 倍标准差） B=-0.15140±6%（2 倍标准差） 需要说明的是，释放系数 A、B 与应变花的几何尺寸、孔径、孔深及材料的 弹性模量 E 及泊松比 µ 有关，应用时必须对每种被测材料进行标定，A、B 系数 不能通用。
五、测试步骤
盲孔法测残余应力的步骤如下： ①、将 BE350-3CD-K 应变花按应变计粘贴通用方法准确粘贴在试样测量点上， 并焊好测量导线。粘贴前试样表面应打磨，但在打磨时不能破坏原有残余应力场。 ②、连接静态电阻应变仪。以待测的应变花作为补偿片，将各应变计所接电 桥调零。 ③、安装钻具。将带观察镜的钻具放在试样表面上，必要时 开启照明灯， 在观察镜里观察，初步对准应变花中心位置。然后在钻具支腿与试样接触处滴少 许 502 胶水，胶水固化后拧紧钻具支腿上的锁帽，将钻具固定于试样表面。再松 开锁紧压盖，调 X-Y 方向的四个调节螺钉 3（必须先松后紧），使观察镜 1 的十 字线中心在转动观察镜观察时始终与应变花中心保持重合。锁紧压盖 2，静态电 阻应变仪重新调零。 ④、钻孔，取下观察镜，将专用端面铣刀的钻杆擦干净，滴上润滑油（需用 缝纫机油，不可使用一般机油），插入钻具的套筒内，用手轻轻转动，划去钻孔 部位的应变花基底后，取出钻杆。此时，每个应变计的应变读数应当变化不大， 再次调整静态电阻应变仪的零点。 将配置φ1.0mm 钻头的钻杆擦干净，滴上润滑油插入钻具套筒内，松开钻杆 上的定位卡圈 11，在钻杆卡圈与钻具套筒 7 间塞入厚度为 2.0mm 的钻孔深度控 制垫块 8，使钻头与工件接触后固定卡圈。除去 2.0mm 的垫块，连接好手电钻， 调压器调至 60~70V，即可开钻。保持合适的压力，钻至卡圈与夹具套筒间贴合， 即预定孔深（2.0mm），拔出钻杆。再换上配置φ1.5mm 麻花钻杆，按以上相同 步骤进行钻孔，
残余应力检测方法
残余应力检测方法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Ⅱ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Ⅲ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。
残余应力盲孔法测试
残余应力盲孔法测试残余应力盲孔法测试，这可是个挺有趣的事儿呢！你知道吗？在很多金属材料或者一些结构件里呀，都存在着残余应力。
这就好比是隐藏在物体内部的小情绪一样。
而盲孔法测试呢，就像是给这些隐藏的小情绪做个小检查。
这个盲孔法测试呀，原理其实并不复杂。
就像是在材料上挖个小盲孔，就这么一个小小的动作，就会让材料内部的应力重新分布。
就像我们在一个平静的小池塘里丢了一颗小石子，池塘里的水就会泛起涟漪一样。
这个时候呢，我们通过一些特殊的仪器去检测材料表面因为应力重新分布而产生的微小变形。
这变形虽然小得几乎看不见，但是那些精密的仪器可不会放过它们，就像侦探不会放过任何一个小线索一样。
进行这个测试的时候呀，前期的准备工作可不能马虎。
要确保材料的表面干净整洁，要是材料表面脏兮兮的，就像是给这个测试蒙上了一层雾，那得到的结果肯定不准啦。
而且钻孔的设备也要选好，要像选好朋友一样精挑细选，不然钻孔的时候歪了或者孔径大小不合适，那可就全乱套了。
在实际操作过程中呢，操作人员可得有足够的耐心。
不能像个毛手毛脚的小猴子一样，得小心翼翼地钻孔，慢慢地采集数据。
每一个数据就像是一颗小珍珠，珍贵得很呢。
这些数据组合在一起，才能描绘出残余应力的真实面貌。
要是得到了准确的测试结果，那可就太棒了。
这就像是解开了一个小谜题一样，能让工程师们知道材料内部的真实情况。
他们就可以根据这个结果来调整加工工艺啦，或者优化结构设计，就像给材料做个小改造，让它变得更适合使用。
这整个过程呀，充满了探索的乐趣，就像是一场小小的冒险，每一步都有惊喜或者小挑战等着我们。
不过呢，这个测试也不是十全十美的。
有时候会受到环境的影响，就像人有时候会被天气影响心情一样。
但是只要我们了解它的脾气，就可以尽量减少这些影响，让测试结果更加可靠。
概括来说，残余应力盲孔法测试虽然是个很专业的事儿，但只要我们用一种轻松有趣的态度去对待它，就会发现它也有着独特的魅力呢。
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Ⅱ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Ⅲ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。
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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Ⅱ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Ⅲ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。
但由于时效时间过长，一般不采用。
②热时效热时效是传统的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500～650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
在热作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力消除。
从理论上讲采用热时效，只要退火温度和时间适宜，应力可以完全消除。
但在实际生产中通常可以消除残余应力的70～80%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。
③振动时效振动时效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振，松弛残余应力，获得尺寸精度稳定性。
也就是在机械的作用下，使构件产生局部的塑性变形，从而使残余应力得到释放，以达到降低和调整残余应力的目的。
其特点是处理时间短、适用范围广、能源消耗少、设备投资小，操作简便，因此振动时效在70年代从发达国家引进后在国内被大力推广。
④静态过载法静态过载法是以静力或静力矩的形式，暂时加载于构件上，并在这种载荷下保持一段时间，从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。
用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限，才能消除残余应力。
静态过载法的精度稳定性效果，取决于附加应力的大小及应力下保持时间。
特别指出，静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。
⑤热冲击时效法1970年前后出现的一种新颖的稳定工件尺寸精度的时效工艺法。
其实质就是将工件进行快速加热，使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加，超过材料的屈服极限引起塑性变形，从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。
⑥超声波时效法超声波时效法首先在前苏联诞生，并在发达国家得到推广，该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。
（5）应力检测方法检测振动时效的效果实际上就是检验工件中残余应力是否得以消除和均化，目前对残余应力的测试方法总的分为两大类。
一类是定量测量：如盲孔法、X射线法、磁测法、喷砂打孔法、切割法、套环法等；另一类是定性测试：如振动参数曲线法、尺寸精度稳定性法等。
①振动参数曲线法一项振动时效工艺是否成功，起最后的检测方法应是残余应力的变化率和尺寸精度保持性的测试。
但在振动处理过程中采用上述两种参数是不可能的，它需要长时间和复杂的测试过程。
通常在实际生产应用的控制过程中往往采用振动时效前后幅频特性参数曲线和振幅时间参数曲线测试法，并按JB/T5926-91标准中第4.1条款或JB/T10375-2002标准中的第6.2条款验收来实现。
A、幅频特性曲线扫描法在振动处理过程中随着残余应力的下降，构件的内阻尼减小，所以在幅频特性曲线上所表现出的是固有频率的下降，共振峰的增高、频带变窄。
B、振幅-时间曲线监测法幅-频特性曲线是在振动处理的前后进行的，且频率在不断的改变。
有时为了获得更好的曲线还需要将激振力调到最小（偏心最小的档级）。
采用频率不变的同时画出振幅随时间变化的曲线。
这种方法既可以通过振幅的变化来控制振动处理的有效时间，又可通过振幅的变化量来检测残余应力的变化情况。
②盲孔法应用较为广泛的残余应力测试方法是钻盲孔法。
就是在被测点上钻一小孔，使被测点的应力得到部分或全部释放，并由事先贴在小孔周围的应变计测得释放的应变量，再根据弹性力学原理计算出残余应力来。
这种方法具有较好的精度，因此它已成为应用比较广泛的残余应力测试方法。
③尺寸精度稳定法尺寸精度稳定法是根据定期对构件尺寸精度的测量来实现的。
它包括两方面内容：一方面是观测构件尺寸精度随时间而发生的变化量，与热时效或精度允差相比较；另一方面是要观察构件在静、动载荷作用后的尺寸精度变化量，同样与传统工艺（热时效）相比，以鉴定振动时效工艺的可行性。
二、实验目的（1）检测工件表面及内部的综合残余应力变化量。
（2）检测工件在接受某种时效处理前后的残余应力变化量，以运算其应力消除率。
三、实验原理目前在焊接件和铸件上应用的较多的残余应力测量方法是盲孔法，盲孔法就是在工件上钻一小通孔或不通孔，使被测点的应力得到释放，并由事先贴在孔周位的应变计测得释放的应变量，再根据弹性力学原理计算出残余应力来。
钻孔的直径和深度都不大，不会影响被测构件的正常使用。
并且这种方法具有较高的精度，因此它已成为应用比较广泛的方法。
（一）理论公式的推导当残余应力沿厚度方向的分布比较均匀时，可采用一次钻孔法测量残余应力的量值。
用图3.6表示被测点o附近的应力状态：σ1和σ2为о点的残余主应力。
在距被测点半径为r的Р点处，σr和σt分别表示钻孔释放径向应力和切向应力。
并且σr和σ1的夹角为ф。
根据弹性力学原理可得P点的原有残余应力σ′r和σ′t与残余主应力σ1和σ2的关系如式（4）。
钻孔法测残余应力时，要在被测点о处钻一半径为a的小孔以释放应力。
由弹性力学可知，钻孔后P点处的应力σ″r和σ″t分别为式（5）在一般情况下，主应力方向是未知的则上式中含有三个未知数σ1，σ2和Ф。
如果在与主应力成任意角的Ф1，Ф2，Ф3三个方向上贴应变片，由上式可得三个方程，即可求出σ1，σ2和Ф来。
为了计算方便，三个应变片之间的夹角采用标准角度，如Ф，Ф+45°，Ф+90°，这样测得的三个应变分别为ε0，ε45和ε90即：在有些情况下，公式（12）将会有所变化：1.如果被测点的残余应力是单向应力状态，只要在应力方向上贴一应变片，钻孔后即可测出应变εo，把Ф=0, σ2=0代入（11）式得2.如果残余应力σ1和σ2的方向已知，则可沿两个主应力方向贴一应变片，如图3.7所示，Φ=0和Φ=90。
则由（11）式可得：公式（12）是通过弹性力学理论推倒而来的，式中的A、B值是通过计算得到的。
因此上述方法被称做理论公式法。
还有一种方法就是通过在拉伸试件上标定释放应变与应力的比例系数后，再计算残余应力，这种方法称做实验标定法。
（二）实验标定法如图3.9所示，在距孔心r处贴片。
为消除边缘效应的影响，取宽度b大于a的4-5倍的试件。
在材料试验机上将没有钻孔的试件逐级加载，计算出试件的应力σ，测出各级荷载下的应变ε′1和ε′2。
然后取下试件用专用设备在试件指定部位上专孔后，再重新拉伸，并测出专孔后的应变值ε″1和ε″2。
将两种情况下同一级荷栽产生的应变差求出后可见，钻孔前后的应变差与应力成正比，即：（21）式与（13）式具有完全相同的形式，它说明标定法得到的A′,B′相当于理论公式中的A,B。
因此只要通过标定法测得A′和B′后代入公式（12）中，即可得到主应力方向未知的测点的残余应力σ1和σ2及其夹角Ф的数值。
当构件中的残余应力沿厚度分布不均匀时，可采用分层钻孔法求得各深度的残余应力。
其方法是：等深度地逐层钻孔测定每次的应力释放量。
如果已知主应力的方向，则有：被测点钻一小孔只能使残余应力局部释放，因此应变计所测出的释放应变值很小，必须采用高精度的应变计。
为了不断提高测量精度，还必须十分注意产生误差的各种因素，其中最主要的是钻孔设备的精度和钻孔技术，还有应变测试误差。
一般来说钻孔深度 h≥2a 即可。
（三）钻孔设备及钻孔要求（1）.钻孔设备的结构应该简单，便于携带，易于固定在构件上，同时要求对中方便，钻孔深度易于控制，并能适应在各种曲面上工作。
图3.10为小孔钻的结构图，这种钻具能较好地实现上述要求，借助4个可调节X、Y方向的位置和上、下位置，以保持钻孔垂直于工件表面，用万向节与可调速手电钻连接施行钻孔。
（2）.钻孔的技术要求：①被测表面的处理要符合应变测量的技术要求，直角应变片应用502胶水准确地粘贴在测点位置上，并用胶带覆盖好丝栅，防止铁屑破坏丝栅。
②钻孔时要保证钻杆与测量表面垂直，钻孔中心偏差应控制在±0.025 mm以内。
③钻孔时要稳，机座不能抖动。
钻孔速度要低，钻孔速度快易导致应变片的温度漂移，孔周切削应变增大使测量不稳定。
为消除切削应变的影响，可先采用小钻头钻孔然后再用铣刀洗孔。
如果无法使用小孔钻，可以使用喷沙打孔法打一盲孔，喷沙打孔的方法就是利用压缩空气带动Al2O3或SiO2粉末，通过回转的喷嘴对准应变花中心打孔标志，喷吹表面而得一盲孔。
这种方法实际上是一种磨削过程，其产生的热量由气流冷却，加之切削量很小，因此打孔时引起的附加应力较小，喷沙打孔法的测量精度较高。
四、实验步骤1、准备检测器材：静态应变仪，三根信号线，一根信号补偿线，打孔装置，钻头、手持式磨光机，直角应变片，瞬间黏合剂（502或406），乙醇清洁剂，棉球，粗砂皮，精细砂纸，剪刀，镊子，电烙铁，接线端子，稳压电源，数据记录卡，示意图绘制卡，常用工具箱。