残余应力测量原理
x射线残余应力测试原理
x射线残余应力测试原理宝子们！今天咱们来唠唠这个超酷的X射线残余应力测试原理呀。
咱先得知道啥是残余应力呢。
就好比你捏一个小泥人儿，你捏的时候给它施加了各种力，就算你把手松开了，这个小泥人儿里面其实还留着你捏它时候的那些力的影响，这在材料里就叫做残余应力啦。
那这个X射线咋就能把这残余应力给找出来呢？X射线呀，它就像一个超级小的侦探。
当X射线照到材料上的时候，就会发生衍射现象。
这衍射呢，就好像是X射线在材料的原子晶格里面玩了一场超级有趣的弹珠游戏。
原子晶格就像是一个有规则排列的小格子，X射线这个小弹珠打进去，就会按照一定的角度弹出来。
这里面的学问可大了呢。
正常情况下，如果材料没有残余应力，那X射线弹出来的角度啊，强度啊，都是有一定规律的。
但是一旦有了残余应力，这个原子晶格就像是被调皮的小怪兽给挤歪了或者拉变形了。
这时候X射线再进去玩弹珠游戏，弹出来的角度和强度就会发生变化啦。
比如说，要是残余应力是拉应力，就好像把原子晶格给拉长了一点，那X射线弹出来的角度就会跟没有拉应力的时候不一样，可能会变得大一点或者小一点，就看这个拉应力是怎么个拉法喽。
同理，如果是压应力，把原子晶格给压得紧凑了些，X射线的衍射情况又会是另外一种变化。
科学家们就通过测量X射线衍射角度和强度的这些变化，然后用超级复杂的数学公式来计算出残余应力到底有多大。
这就像是根据小弹珠弹出来的奇怪轨迹，倒推这个弹珠游戏场地（原子晶格）被搞成啥样了，从而知道之前施加了什么样的残余应力。
你可别小看这个残余应力哦。
在很多地方它都特别重要呢。
就像在机械制造里面，如果零件有不合适的残余应力，可能这个零件在使用的时候就会莫名其妙地坏掉。
就像你穿了一双不合脚的鞋子，走几步就难受得不行。
通过X射线残余应力测试，就可以提前知道零件的状态，就像给零件做了一个超级细致的健康检查。
而且呀，在建筑材料里也是一样的道理。
要是建筑材料里面残余应力没控制好，那建筑物可能就会有安全隐患呢。
剥层法测残余应力原理
剥层法测残余应力原理宝子，今天咱来唠唠剥层法测残余应力这个超有趣的事儿哈。
咱先得知道啥是残余应力呢？就好比啊，你把一个小弹簧用力拉一下，然后又松开了一部分，但这个弹簧里面还是有一些被你之前拉伸留下的“小情绪”，这个“小情绪”在材料里就是残余应力啦。
那这个剥层法呢，就像是一个特别聪明的小侦探，专门去找出这些残余应力的秘密。
想象一下哈，有一块金属材料，它里面藏着残余应力。
这个剥层法呢，就开始从这个材料的表面一层一层地剥开，就像剥洋葱一样。
为啥要这样剥呢？这是因为当我们把表面的一层剥掉的时候，原来在这一层里的残余应力就被释放了。
就好比一个被关在小盒子里的小精灵，盒子一打开，小精灵就跑出来啦。
那这个应力释放了之后呢，材料就会发生变形哦。
这个变形可有意思啦，它就像是材料在跟我们悄悄说：“我之前可是被应力压着呢，现在可算松快一点啦。
”我们就可以通过测量这个变形来反推之前在这一层里的应力到底有多大。
比如说，如果材料变形得很厉害，那就说明之前在这一层里的残余应力很大；要是变形比较小呢，那残余应力也就比较小。
不过呀，这个测量变形可不是那么简单的事儿呢。
就像你要量一个调皮的小虫子的长度一样，得特别小心。
我们会用到一些超级精密的仪器，像应变片之类的。
应变片就像是一个超级敏感的小耳朵，它能很敏锐地听到材料变形时发出的“小声音”，然后把这个信息告诉我们。
而且哦，每剥掉一层，我们都要重复这个过程。
就像是爬楼梯一样，一层一层地往上走，每一层都去发现它的应力秘密。
这个过程就像是在探索一个神秘的宝藏，每剥开一层就离宝藏更近一步。
在这个过程中呢，还有好多小细节要注意。
比如说，剥层的时候要保证剥得均匀，不能这边厚那边薄的，不然就像你走路的时候一只脚的鞋子厚一只脚的鞋子薄，肯定走不稳呀。
如果剥层不均匀，那测量出来的应力就会不准确，这个小侦探就会被误导啦。
再说说这个计算应力的方法吧。
这里面用到了一些数学小魔法哦。
根据材料力学的一些原理，我们把测量到的变形数据放到一些公式里，就像把食材放到魔法锅里一样，然后搅拌搅拌，就能算出应力啦。
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。
中子衍射测残余应力
中子衍射测残余应力
中子衍射测残余应力——一种非破坏性测试技术
中子衍射测残余应力是一种非破坏性测试技术，可以用于测量物
体中的残余应力状态。
这种技术具有高精度、高灵敏度和非破坏性的
特点，适用于多种不同材料的测量。
中子衍射测残余应力的原理
中子在物质中的散射现象被称为中子衍射。
当中子通过一个材料时，受到物体中的原子排列方式的影响，会发生散射。
这些散射产生
的中子会呈现出干涉条纹，可以用来测量物体中的残余应力状态。
中子衍射测残余应力的优点
1. 非破坏性
中子衍射测量可以在不破坏材料的情况下进行，不会影响材料的性能
和寿命。
同时，材料也不需要进行任何准备工作。
2. 精度高
中子衍射测量的精度非常高，对于微小的应力差异都能够准确测量。
3. 对多种材料适用
中子衍射测量适用于多种材料，包括金属、陶瓷、塑料等。
可以应用
于工业、材料科学等领域。
中子衍射测残余应力的应用
1. 研究材料性能
中子衍射测量可以用于研究材料性能，包括压力、温度、疲劳等方面。
可以帮助科研人员更好地了解材料的行为。
2. 制造质量控制
中子衍射测量可以用于制造质量控制，可以测量零件的残余应力状态，帮助生产商提高产品质量。
3. 材料检测
中子衍射测量可以检测材料中的应力状态，如果存在异常可以及时发现，避免出现意外事故。
总之，中子衍射测残余应力是一种非常有价值的测试技术，可以用于多种领域，具有高精度、高灵敏度和非破坏性的特点。
未来，将有更多的应用场景出现。
盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介[1]
![盲孔法测残余应力原理及几种打孔方式简介[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/9dbd7a9bda38376bae1fae30.png)
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。
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。
压痕法残余应力测试
压痕法残余应力测试一、什么是压痕法残余应力测试？压痕法残余应力测试是一种非破坏性的材料力学测试方法，用于测量材料表面的残余应力。
该方法通过在材料表面制作一个微小的凸起，然后测量凸起周围的表面形变来计算出该区域的残余应力。
这种测试方法可以用于各种材料，包括金属、陶瓷、塑料等。
二、压痕法残余应力测试原理1. 原理概述压痕法残余应力测试是通过对材料表面进行微小的变形来测量其残余应力。
当在材料表面施加一定大小的载荷时，会形成一个微小的凸起。
这个凸起周围会产生一定程度的塑性变形，从而导致该区域内存在着残余应力。
2. 测试步骤压痕法残余应力测试主要分为以下几个步骤：（1）选择适当的载荷和工具尖头；（2）将工具尖头放置在待测材料表面上，并施加一定大小的载荷；（3）卸载载荷并移除工具尖头；（4）测量凸起周围的表面形变，并根据形变计算出残余应力。
三、压痕法残余应力测试的应用1. 应用领域压痕法残余应力测试可以用于各种材料的残余应力测量，特别是对于那些难以进行传统拉伸或压缩测试的材料，如薄膜、涂层等。
该测试方法在金属、陶瓷、塑料等行业中得到广泛应用。
2. 应用案例（1）汽车工业：在汽车发动机活塞环上使用该方法来检测其表面的残余应力，以确保其正常工作并延长使用寿命。
（2）航空航天工业：在航空航天部件上使用该方法来检测其表面的残余应力，以确保其安全可靠。
（3）电子行业：在电子元器件上使用该方法来检测其表面的残余应力，以确保其性能和可靠性。
四、压痕法残余应力测试的优点和局限性1. 优点（1）非破坏性：与传统拉伸或压缩测试相比，压痕法残余应力测试不会对材料造成破坏。
（2）简便易行：该测试方法只需要一些简单的工具和设备就可以完成，不需要复杂的仪器和设备。
（3）适用范围广：该方法适用于各种材料，包括金属、陶瓷、塑料等。
2. 局限性（1）精度受限：由于测量的是表面残余应力，因此该测试方法的精度受到表面形貌和材料性质的影响。
（2）局部性强：由于测量的是一个小区域内的残余应力，因此该测试方法不能反映整个材料内部的应力分布情况。
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-STRESSX射线衍射方法测量残余应力的原理与方法什么是残余应力？外力撤除后在材料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围的应力，相对于微观应力存在的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。
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。
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应力σφ。
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。
残余应力测试原理
残余应力测试原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊残余应力测试原理。
这玩意儿啊，就像是我们生活中的一个小秘密，藏在各种材料里，等着我们去揭开它的神秘面纱呢！
你想想看，那些我们平常接触到的金属啊、塑料啊啥的，它们可不是随随便便就长成那样的。
就好像我们人一样，经历过一些事情后，心里可能就会留下一些痕迹，这些材料在制造和加工的过程中也会产生一些“内心的小情绪”，这就是残余应力啦！
那怎么去发现这些“小情绪”呢？这就得靠残余应力测试啦！这就好比我们要去了解一个人的心情，得通过观察他的表情、行为啥的。
残余应力测试也是这样，通过一些特别的方法和工具，去探测材料内部的情况。
比如说有一种方法叫 X 射线衍射法，这就好像是给材料照了个特别的“X 光”，能看到它内部结构的细微变化。
是不是很神奇？还有其他的方法，就像我们有不同的方式去了解一个人一样，各有各的特点和用处。
咱再打个比方，残余应力就像是隐藏在材料身体里的小怪兽，我们得用合适的武器去把它找出来。
如果我们不了解它，说不定哪天这小怪兽就会跑出来捣乱，让材料出问题呢！
你说这残余应力测试重要不重要？那肯定重要啊！要是没有它，我们怎么能知道材料是不是“心里健康”呢？怎么能放心地用它们去制造各种东西呢？
而且啊，这残余应力测试原理也不是那么难理解的。
就像我们学骑自行车一样，一开始可能觉得有点难，但只要多试试，多琢磨琢磨，慢慢就会了呀！
你看，科学其实并不神秘，残余应力测试原理也不例外。
它就在我们身边，等着我们去发现，去探索呢！我们可不能小瞧了这些看似普通的东西，说不定哪天它们就能给我们带来大惊喜呢！所以啊，大家都要好好去了解了解残余应力测试原理哦，这可是很有意义的事情呢！。
纳米压痕测残余应力的原理
纳米压痕测残余应力的原理
纳米压痕测残余应力是一种用于测量材料表面或薄膜中残余应力的方法。
其原理基于材料受压后产生的弹性变形。
下面是一种常见的纳米压痕测残余应力的原理：
1. 硬度与残余应力关系：纳米压痕技术中使用的压头通常是针对性材料的圆锥或棱柱形状，通过将压头接触到材料表面并施加一定的负载来进行实验。
当负载超过材料的弹性极限时，材料会发生塑性变形并留下一个压痕。
2. 压痕形状分析：通过观察和测量压痕的形状和尺寸参数，可以推导出材料的硬度。
压痕的形状受到材料的力学性质、压痕深度和压头形状等因素的影响。
3. 弹性恢复的测量：在施加负载后，当负载减小或卸去时，材料会发生一定程度的弹性恢复。
通过测量压痕的弹性恢复行为（包括压痕直径、卸载弹性深度等参数），可以计算出残余应力。
4. 本构关系：利用材料的本构关系（描述应力与应变之间的关系），可以将弹性恢复行为转化为应力的变化。
然后可以通过解析方法或数值方法来计算残余应力。
纳米压痕测残余应力的优点在于它能够对材料表面的应力分布进行快速、准确的测量，并且对样品的尺寸要求较低。
然而，纳米压痕测量也存在一些限制，包括对材料的特定形状和力学性质的要求，以及测量过程中可能引入的误差等。
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。
第10章 残余应力的测定
§10-2 X射线残余应力测定原理
在诸多测定残余应力的方法中，除超声波法 外，其他方法的共同点都是测定应力作用下产 生的应变，再按虎克定律计算应力。X射线残 余应力测定方法也是一种间接方法，它是根据 衍射线条的θ角变化或衍射条形状或强度的变 化来测定材料表层微小区域的应力。
X射线残余应力测定原理
实践证明，残余应力对制品的疲劳强度、 抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着直 接的影响。例如，金属工件经喷丸或其他表面处 理（渗碳、渗氮等）后，在表面将形成残余压应 力层，削弱了表面微缺陷和残余拉应力的有害作 用，可提高工件的疲劳寿命。又如淬火后的工件 如不及时进行回火处理，淬火产生的残余应力将 使工件变形、开裂而报废。 随着残余应力测试技术的发展，残余应力分 析逐渐成为机械制造业中控制和检验产品质量的 必要手段，也是对使用运行设备进行安全检查的 重要方法。因此，残余应力测试技术，在工业、 交通、军事等部门日益普遍受到重视。
一般情况下，材料的应力状态并非是单轴应 力那么简单，在其内部单元体通常处于三轴 应力状态。由于X射线只能照射深度10-30μm 左右的表层，所以X射线法测定的是表面二维 的平面应力。 根据弹性力学，在一个受力的物体内可以任 选一个单元体，应力在单元体的各个方向上 可以分解为正应力和切应力。
适当调整单元体的方向，总可以找到一个合 适的方位，使单元体的各个平面上切应力为 零，仅存在三个相互垂直的主应力σ1、σ2、 σ3。对于平面应力来说（见图10-3），只存 在两个主应力σ1、σ2与试样表面平行，垂直 于表面的主应力σ3 = 0。但是垂直于表面的 主应变ε3不等于零。对各向同性的材料， 有：
1 1 2 3
⎪ ⎨ a 2 = sin ψ sin φ ⎪ a = cos ψ = 1 − sin 2 ψ ⎩ 3
残余应力xrd原理
残余应力xrd原理
残余应力XRD原理是通过X射线衍射技术来测量材料内残余应力的方法。
在材料制备或加工过程中，材料会受到各种力的作用，从而产生残余应力。
这些应力会导致材料的力学性能发生变化，因此了解和控制残余应力对于材料的应用非常重要。
在残余应力XRD测量中，X射线通过材料时，被材料晶体中的原子散射，并形成衍射图样。
在没有任何应力的情况下，衍射图样会呈现出一定的规律性，即所谓的布拉格定律。
而当材料存在残余应力时，晶体结构会发生畸变，从而改变衍射图样的规律性。
通过测量这些差异，可以得出材料中的残余应力大小和方向。
残余应力XRD技术广泛应用于金属材料、陶瓷材料、高分子材料等领域。
它可以用于研究材料加工过程中的残余应力分布情况、评估材料的应力状态和研究材料的力学性能等方面。
- 1 -。
x射线测残余应力计算公式
x射线测残余应力计算公式一、X射线测残余应力基本原理。
1. 布拉格方程。
- X射线照射到晶体材料时，会发生衍射现象。
布拉格方程为2dsinθ = nλ，其中d是晶体的晶面间距，θ是衍射角，n是衍射级数（通常取n = 1），λ是X射线的波长。
- 当材料存在残余应力时，晶面间距d会发生变化，从而导致衍射角θ的改变。
通过测量衍射角的变化，可以计算出残余应力。
二、残余应力计算公式。
1. 平面应力状态下的公式。
- 对于各向同性材料，在平面应力状态下，根据弹性力学理论和X射线衍射原理，残余应力σ_φ的计算公式为：σ_φ=-(E)/(2(1 + ν))cotθ_0(π)/(180)(∂(2θ))/(∂sin^2)φ- 其中，E是材料的弹性模量，ν是材料的泊松比，θ_0是无应力状态下的衍射角，2θ是测量得到的衍射峰对应的衍射角（通常取衍射峰的半高宽对应的角度），φ是测量方向与应力方向的夹角。
2. 简化假设下的常用形式。
- 在一些实际应用中，假设材料的弹性常数E和ν为已知常数，并且在测量过程中，θ_0通过标准样品或理论计算得到。
此时，可以通过测量不同φ角度下的2θ值，然后对(∂(2θ))/(∂sin^2)φ进行数值计算（例如采用最小二乘法拟合测量数据），进而得到残余应力σ_φ的值。
3. 多晶材料的情况。
- 对于多晶材料，由于其晶体取向是随机分布的，需要采用特定的测量方法和数据处理手段。
通常采用的是sin^2φ法，即通过测量多个φ角度（如φ =0^∘,15^∘,30^∘,45^∘等）下的衍射角2θ，然后根据上述公式计算残余应力。
在多晶材料中，上述公式仍然适用，但在数据处理和误差分析方面需要更加谨慎，因为多晶材料的晶体结构和织构等因素会对测量结果产生影响。
X射线残余应力测定方法的原理与应用
残余应力是第一类内应力的工程名称。
残余应力在工件中的分布一般是不均匀的，而且会对工件的静强度、疲劳强度、形状尺寸稳定性和耐蚀性等产生显著的影响。
因此，残余应力的测定非常重要。
残余应力测定方法可分为有损检测法和无损检测法。
有损检测法是通过机械加工的方式将被测工件的一部分去除，局部残余应力得到释放从而产生相应的应变和位移，根据相关力学原理推算工件的残余应力。
常用的有损检测方法有钻孔法与环芯法。
无损检测法是利用残余应力会引起材料中某一物理量（如晶面间距、超声波在材料中的传播速率或磁导率等）的变化，通过建立此物理量与残余应力之间的关系，测定相关物理量从而计算出残余应力。
常用的无损检测方法有X射线衍射法、中子衍射法、磁性法与超声法，其中，X射线衍射法因其原理较为成熟、方法较为完善，是目前在国内外应用最为广泛的方法，其测试设备也越来越完善，既有功能齐全的实验室仪器，也有适用于现场测量的便携式仪器，还有适于特殊场合的专用检测装置。
采用X射线衍射法测定残余应力，最早是由俄国学者在1929年提出，把材料的宏观应变等同于晶格应变。
1961年德国学者基于这个思路研究出sin2ψ法，使得X射线衍射测定残余应力逐渐成为成熟的、具有可操作性的测试技术。
X射线衍射测定残余应力技术经过60余年的发展，已开发出多种不同的测量方法，目前最主要的有sin2ψ法与cosα法两种。
1X射线衍射残余应力测定方法分类为了掌握X射线衍射残余应力测定技术，有必要对其方法进行归纳，具体如下：(1) X射线衍射残余应力测定方法可分为sin2ψ法、cosα法。
(2) sin2ψ法按照残余应力计算方法分类，可分为2θ法、d值法、应变法。
(3) sin2ψ法按ψ与2θ的几何关系分类，可分为同倾法、侧倾法。
(4) 按X射线管、计数管扫描方式可分为固定ψ0法，固定ψ法。
(5) 侧倾法又可分为标准的侧倾法、修改的侧倾法、侧倾固定ψ法。
(6) 测定剪切应力τφ采用的正负ψ测定法。
X射线晶体学 第12章 残余应力测量 图文
主应力（或主应变）与分量的关系。 为求出式中的斜率M，至为0°~45°法； 也可以使用四点法，即0°、15°、30°、45°；
或者采用六点法，即0°、0° 、15°、30°、45°、45°。这是因为
回火(包括稳定化处理等）和振动时效(Vibration Stress Relief，简称VSR)是目前常用且比较有效的消除残余应 力的方法。
若对存在残余应力的试件加热，则残余应力将随加热温 度的升高而不断降低。
当回火温度超过500℃时，各种碳钢的淬火残余应力基本 上接近于零。
对那些合金元素较多，回火稳定性好的钢则需加热到更 高的温度，具体温度可查阅有关手册。
第二类应力是平衡于晶粒尺寸范围内的应力，相当于各个 晶粒尺度范围（或各晶粒区域）的内应力的平均值，可归 结为各个晶粒或晶粒区域之间的变形不协调性。这类应力 通常使x射线衍射谱线展宽（也可能使衍射谱线位移）。
第三类应力是平衡于单位晶胞内的应力，是局部存在的内 应力，围绕着各个晶粒的第二类应力值的波动。对晶体材 料而言，它与晶格畸变和位错组态相联系。这类应力使X射 线衍射强度下降。
通过加热来消除残余应力的方法适用于各种形状的工件， 但大型工件受加热炉炉膛尺寸的限制，可以采用机械加 工的方法，如喷砂喷丸处理，使工件表层由拉应力改变 为压应力，提高工件抗应力腐蚀性能。
2. 残余应力的测量原理
X射线应力测定的基本原理由俄国学者AKCEOИOB于 1929年提出，它的基本思路是，一定应力状态引起的材 料的晶格应变和宏观应变是一致的。
晶格应变可以通过X射线衍射技术测出；宏观应变可根 据弹性力学求得，因此从测得的晶格应变可推知宏观应 力。
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。
残余应力测试实验报告
一、实验目的本实验旨在通过残余应力测试，了解材料在制造过程中的残余应力分布情况，为优化加工工艺、提高产品质量提供依据。
通过本次实验，我们希望能够掌握以下内容：1. 残余应力的概念及其对材料性能的影响。
2. 残余应力测试方法及原理。
3. 残余应力测试设备的使用与操作。
4. 残余应力测试数据的处理与分析。
二、实验原理残余应力是指材料在加工过程中由于各种因素（如热处理、机械加工等）引起的内应力，在加工完成后仍然存在。
残余应力对材料的性能、使用寿命和可靠性具有重要影响。
因此，对残余应力进行测试和分析，对于优化加工工艺、提高产品质量具有重要意义。
残余应力测试方法主要有机械检测法和无损检测法。
本实验采用机械检测法中的盲孔法进行残余应力测试。
三、实验材料与设备1. 实验材料：20CrMnMo钢棒。
2. 实验设备：应变花、应变片、INV3062T智能信号采集仪、INV1861A应变调理仪、DASP-V10工程版数据采集和信号处理软件、导线及工具。
四、实验步骤1. 将20CrMnMo钢棒加工成所需形状和尺寸。
2. 在钢棒上选择测试部位，用砂纸打磨去除氧化层，并清洗干净。
3. 将应变花粘贴在测试部位，用导线连接应变片和信号采集仪。
4. 启动信号采集仪，进行初始平衡，记录应变片初始应变值。
5. 使用专用刀具在应变花中心位置钻孔，形成盲孔，释放残余应力。
6. 等待残余应力释放完全后，停止采样，记录应变片应变值。
7. 使用DASP-V10工程版数据采集和信号处理软件对测试数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 残余应力分布情况：通过实验，我们得到了钢棒测试部位的残余应力分布情况。
结果表明，钢棒内部存在一定的残余应力，且分布不均匀。
在加工过程中，由于热处理和机械加工等因素的影响，钢棒内部产生了一定的拉应力和压应力。
2. 残余应力对材料性能的影响：残余应力对材料的性能具有重要影响。
在材料的使用过程中，残余应力可能导致以下问题：（1）降低材料的疲劳性能：残余应力会加速裂纹的产生和扩展，降低材料的疲劳性能。
轮廓法残余应力标准
轮廓法残余应力标准一、测量原理轮廓法是一种利用X射线或电子束照射金属表面，通过分析反射回来的散射线的波长和强度变化来测量表面残余应力的方法。
该方法基于物理学的衍射和干涉原理，通过测量散射线的分布和变化，可以计算出金属表面的残余应力。
二、设备要求进行轮廓法残余应力测量需要使用专门的设备，包括X射线或电子束源、探测器、控制系统和数据处理系统等。
以下是设备要求：1. X射线或电子束源：能够提供一定能量和功率的X射线或电子束。
2. 探测器：能够接收和记录反射回来的散射线，通常使用高分辨率的电荷耦合器件（CCD）或平板探测器。
3. 控制系统：控制测量过程中的各个环节，包括照射时间、探测器角度、散射光线波长等。
4. 数据处理系统：对探测器记录的数据进行处理和分析，提取残余应力信息。
三、测量步骤1. 准备样品：选择需要进行测量的小块金属样品，表面应平整、光滑，无氧化层或其他杂质。
2. 安装样品：将样品放置在设备的工作台上，调整位置使其表面与设备中心轴线垂直。
3. 调整设备参数：根据样品材质和厚度等参数，调整X射线或电子束的能量、功率、照射时间等参数。
4. 进行测量：启动设备，进行测量，记录反射回来的散射线的波长和强度变化。
5. 数据处理：将采集到的数据传输到数据处理系统，通过算法分析计算出残余应力值。
四、应力计算轮廓法残余应力测量是通过分析反射回来的散射线的波长和强度变化来计算残余应力的。
根据衍射和干涉原理，散射线的波长和强度变化与金属表面的残余应力有关。
通过建立数学模型，可以将散射线的波长和强度变化转化为残余应力值。
五、测量精度轮廓法残余应力测量的精度受到多种因素的影响，包括设备精度、样品表面质量、数据处理算法等。
一般来说，轮廓法残余应力测量的精度可以达到±50MPa以内。
六、测量误差轮廓法残余应力测量的误差主要来自以下几个方面：1. 设备误差：包括X射线或电子束源的能量和功率波动、探测器响应不均匀等问题，这些都会导致测量误差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
残余应力测量原理
残余应力的检测对于热处理工艺、表面强化处理工艺、消除应力工艺的效果及废品分析等都有很重要的意义，聚航科技为大家总结盲孔法及磁测法残余应力测量原理及相关产品。
盲孔法残余应力测量
盲孔法残余应力测量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。
磁测法残余应力测量
磁测法残余应力检测法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。
以上就是盲孔法及磁测法残余应力测量原理介绍，如果您那还有其他的疑问，可随时联系聚航科技，我们很愿意为您答疑解惑。