残余应力的测量方法
残余应力及如何测量
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)。
侧倾法测定残余应力
侧倾法测定残余应力残余应力是指材料在无外力作用下仍存在的内部应力。
它通常由于材料的制备过程、加工工艺、温度变化等因素引起。
残余应力的存在会对材料的性能和使用寿命产生重要影响，因此准确测定残余应力是材料科学与工程领域的重要课题之一。
其中，侧倾法是一种常用的测定残余应力的方法之一。
侧倾法是一种非破坏性的测定残余应力的方法。
它基于材料在受到外力作用后会发生形变的原理，通过测量材料表面的侧倾角来间接推算残余应力的大小。
具体而言，侧倾法是通过在材料表面切割一条细长的槽口，然后通过测量槽口两侧的侧倾角来计算残余应力的大小。
在进行侧倾法测定残余应力时，首先需要制备一块待测材料样品。
样品的制备过程中需要注意保持样品的完整性和表面的平整度，以确保测量结果的准确性。
然后，在样品表面切割一条细长的槽口，槽口的位置和尺寸需要根据具体的测量要求进行选择。
为了方便测量，可以在槽口两侧标记一些参考线。
接下来，使用测量仪器如侧倾计或光栅仪对槽口两侧的侧倾角进行测量。
通过测量结果和相应的计算公式，可以得到残余应力的大小。
侧倾法测定残余应力的优点在于其非破坏性和操作简便性。
相比于其他测量残余应力的方法，侧倾法无需进行材料的破坏性试验，能够保持材料的完整性。
此外，侧倾法的操作也相对简单，一般只需要一些基本的测量仪器即可进行测量。
因此，侧倾法广泛应用于材料科学、工程、制造业等领域。
然而，侧倾法也存在一些限制和注意事项。
首先，侧倾法对样品的要求较高，样品的制备和处理需要仔细操作，以确保测量结果的准确性。
其次，侧倾法只能测量材料表面的残余应力，不能得到材料内部的应力分布情况。
因此，在具体应用中需要根据实际需求选择合适的测量方法。
侧倾法是一种常用的测定残余应力的方法。
通过测量材料表面的侧倾角，可以间接推算残余应力的大小。
侧倾法具有非破坏性和操作简便性的优点，广泛应用于材料科学和工程领域。
然而，在使用侧倾法进行测量时需要注意样品的制备和处理，以确保测量结果的准确性。
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。
残余应力无损检测方法
残余应力无损检测方法嘿，你知道不？残余应力那可是个大问题呢！无损检测方法就像个超级侦探，能在不破坏材料的情况下找出残余应力。
那咱就说说这神奇的无损检测方法吧！首先，X 射线衍射法就超厉害。
把材料放在那，X 射线一照，就像医生给病人拍片子似的，能看出材料内部的残余应力分布。
步骤嘛，就是调整好设备，让X 射线准确地照射到材料上，然后分析反射回来的X 射线信号。
这多牛啊！注意事项呢，可得小心操作设备，别让X 射线伤着自己。
那安全性咋样？放心吧，只要按规定操作，那是妥妥的安全。
稳定性也没得说，每次检测结果都挺靠谱。
这种方法适合检测各种金属材料，优势就是准确、快速。
比如说在航空航天领域，那飞机零件的残余应力检测可离不开它。
检测得准，飞机飞得才安心嘛！再说说超声检测法。
这就像用超声波给材料做体检。
把探头放在材料上，超声波在材料里传播，通过分析超声波的变化就能知道残余应力的情况。
步骤简单，放好探头，启动设备就行。
注意别把探头弄坏了。
安全性那是杠杠的，超声波又不会伤人。
稳定性也不错，检测结果比较稳定。
这种方法应用场景可广了，汽车制造、机械加工都能用。
优势就是方便、快捷，可以在生产线上直接检测。
这不就像有个随时待命的小助手嘛！还有磁测法呢！就像用魔法探测材料的残余应力。
通过测量材料的磁性变化来判断残余应力。
步骤不难，把仪器靠近材料就行。
注意别让磁场干扰其他设备。
安全性好得很，没啥危险。
稳定性也还行。
在钢结构检测中很管用。
优势就是可以快速检测大面积的材料。
哇塞，这多厉害！总之，残余应力无损检测方法那是超级棒！各种方法都有自己的优势和应用场景。
在实际生产中，根据不同的需求选择合适的方法，就能让我们的产品更安全、更可靠。
这难道不是超赞的事情吗？咱可一定要重视残余应力检测，让我们的生活更美好！。
《残余应力测量 》课件
通过对数据处理算法的优化，提高测量数据的处 理速度和准确性，从而提升测量准确度。
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多参数测量融合
将多种参数测量结果进行融合，如表面形貌、材 料成分等，以更全面地反映材料的残余应力状态 。
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域产生残余应力。
对产品的影响
01
降低产品强度和疲 劳寿命
过大的残余应力可能导致产品在 使用过程中过早出现疲劳裂纹， 降低产品的疲劳寿命。
02
影响产品尺寸稳定 性
残余应力会导致产品在使用过程 中发生变形，影响产品的尺寸稳 定性。
03
引发应力腐蚀开裂
在某些腐蚀环境下，残余应力可 能会引发应力腐蚀开裂，对产品 的安全性能造成威胁。
光学干涉技术
利用光学干涉原理，通过测量材料表面的微小形变来推算残余应力 。
磁性测量技术
利用磁性材料的磁致伸缩效应，通过测量材料的磁致伸缩系数来反 演残余应力。
应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展，对飞机和航天器的结构健康监测要 求越来越高，残余应力测量技术将广泛应用于航空航天领域。
新能源领域
在新能源领域，如太阳能和风能等，需要对大型结构件进行残余应 力测量，以确保其安全性和稳定性。
汽车工业领域
汽车工业中，对汽车零部件的残余应力测量需求越来越大，以保障汽 车的安全性能和寿命。
测量准确度的提高
1 2
新型传感器技术
采用新型传感器技术，如高精度光纤传感器和纳 米压痕传感器等，以提高测量准确度和分辨率。
建筑领域
在建筑领域，残余应力的存在可能导致桥梁、高层建筑等结构出现裂纹、变形或破坏。
通过残余应力测量，可以评估结构的稳定性和安全性，为建筑物的维护和加固提供科学依据，确保建 筑物的长期使用安全。
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。
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
sic晶片的残余应力检测方法
sic晶片的残余应力检测方法
对于碳化硅（SiC）晶片的残余应力检测，主要有以下几种方法：
1.光弹性法：这种方法基于晶体在外加应力作用下的双折射现象，通过检测偏振光偏振方向的变化，来计算材料中的残余应力。
与其他残余应力测量方法相比，光弹性法具有检测速度快、精度高、分辨率高、可重复性好等显著优势。
2.X射线衍射法：这是一种广泛应用于材料应力分析的非破坏性测试方法，可以测量材料中晶体的结晶度、晶胞参数、晶格畸变以及残余应力等信息。
3.Imura方法：这是一种用于测量材料残余应力和应力状态的试样旋转法。
它利用X射线衍射技术产生的X射线衍射图谱来完成测量，计算出材料的残余应力分量和应力状态。
其主要优点在于实时反求解，同时其测量结果可靠，而且准确性高。
但它的缺点在于试样旋转范围有限，这就需要更大的样品尺寸。
这些方法都可以用来检测SiC晶片的残余应力，具体使用哪种方法需要根据实际情况和需求来决定。
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。
残余应力测定方法
残余应力测定方法
残余应力测定方法是通过对材料内部的残余应力进行测试和分析来确定材料的应力状态。
常见的残余应力测定方法包括：
1. X射线法：通过测量材料晶格的衍射角度来确定材料内部的残余应力。
X射线法适用于各种金属和非金属材料的残余应力测定。
2. 中子衍射法：利用中子衍射技术来测定材料内部的残余应力，具有高穿透性和对各种材料的适用性。
3. 光栅法：利用激光光栅干涉仪或电子束光栅干涉仪来测量材料表面的残余应力。
4. 磁法：通过在受应力的材料上覆盖一层磁性涂层，然后测量涂层上的磁感应强度变化来确定残余应力。
这些方法可以单独或结合使用，根据具体情况选择适当的测定方法进行残余应力的测定和分析。
残余应力检测方法
残余应力检测方法残余应力，又称剩余应力是指物体经过加工或者是热处理后，承受外力使其发生变形后，因内力不平衡，产生的残留在物体内部的一种应力。
它会影响物体的强度与精度，影响其使用寿命，甚至会引起结构破坏，因此，控制好残余应力，对提高零件质量至关重要。
残余应力检测是检测零件内部残余应力的重要手段，其目的是对零件的残余应力大小、分布及分布形式进行量化分析，以便能更加科学地控制零件性能。
首先，残余应力检测方法可分为有损检测方法和无损检测方法。
有损检测方法是指在检测过程中，将检测部份完全切割开来，用显微镜观察并用物理量计量等方法测定残余应力分布，又称“破坏测试法”，是一种古老而又常用的检测方法，但个别测量结果不能复用，并且检测结果受检测位置的影响较大，容易出现偏差；而无损检测方法是指在检测过程中，不会损坏检测部份，通常采用物理原理或化学原理测定残余应力值，由于检测过程不会损坏检测对象，所以可多次检测，且检测结果比较准确，也不受检测位置的影响。
其次，残余应力检测方法可以分为静恒检测方法和动态检测方法。
静恒检测方法指在检测过程中，检测对象经过加工后长期保持特定的温度，在温度不变的情况下，测定残余应力值，常用的有X射线测试、X射线衍射测试、热变形测试；而动态检测方法指在检测过程中，以时间为态变量，不断测定残余应力随着时间演变的规律，常用的有光栅方式、磁滞后追踪测试方法。
最后，残余应力检测方法也可以根据检测原理分为物理检测方法和化学检测方法。
物理检测方法是指利用某种物理原理进行残应力测试，如热变形检测、压电检测、X射线衍射检测等；而化学检测方法是指利用某种化学反应原理进行残应力测试，如分子压检测等。
残余应力检测方法是零件质量控制的重要方式之一，不仅对控制零件的质量有重要的意义，而且可以提供可靠的参数供智能加工系统控制零件制造过程中的参数。
在残余应力检测中，采用多种检测方法，可以检测出残余应力的种类、大小及分布特征，检测出的残余应力参数可以提供给后续制造过程，用于对针对性的处理方案设计。
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。
残余应力测定方法(精)
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：
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，应变花应用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。
通过布拉格实验可知，晶面对X光的反射如同镜面对可见光的反射一样，它们都遵守反射定律，入射角与反射角相等。而X射线只有以某种特定的角度入射时才能发生反射。这种反射就是晶体对X射线的衍射，同可见光的衍射是一个道理。X光的特点在于它可穿透晶体内部，同时在许多相互平行的晶面上发生反射，而只有当这些反射线互相干涉加强时，才能真正产生出反射线来。其条件应当是各晶面反射线的光程差等于波长的整倍数时，才能实现反射。如图3.12所示，d为晶面间距，θ为入射角和反射角。有前述可知，要实现相互干涉加强的条件是波程差必须等于波长的整数倍。即：
在进行切割或钻环孔时，要求刀具要锋利，加工速度要慢，以避免产生塑性变形和使工件发热。
表3.1切割法和套环法测值比较表（10MPa）
方法测值
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。
残余应力检测
三、超声波法 当没有应力作用时超声波在各向同性的弹性体内 传播速度与有应力作用时传播速度不同,因此可利用超 声波波速与应力之间的关系来测量残余应力。 实验证明：声速随应力的变化呈较理想的线性关 系。利用超声波进行应力测量是依据声弹性效应，即 应变引起的超声波速度的变化。按照声弹性理论，只 要变形处在材料的弹性范围之内，速度与应力即呈线 性变化。 四、扫描电子声显微镜(SEAM) SEAM技术基于热波成像原理,利用热波在试样中 的传播对材料热学或热弹性质的微小变化进行成像。
国相关部门也研制了一些智能型的磁性应力检测仪， 并成功应用于工程实际中。 磁检测残余应力目前还存在许多理论和技术问题 需要解决。主要包括三方面：1）该方法理论上只能确 定平面问题两个主应力方向和二者之差，如何精确得 到两个主应力值是需要解决的问题；2）该方法理论上 只能解决平面问题，如何精确得到三向主应力值是今 后要解决的问题；3）相应的智能测试设备及后续分析 软件的研发。 二、X射线衍射法 周上祺等利用X射线在铍中穿透深度大这一特点,
力和残余应力的文章,描述了超声波的双折射现象与在
进行光弹应变分析中观测到的光双折射现象类似。该 方法用于测量各向同性介质中的应力效果良好。Bach F和Askegard V研究了双轴应力场中声波的应用,以及 双轴和三轴应力场中应力与超声波速度间相互关系的 一般表达式。 纵观国内外的发展,其趋势可归纳如下：1)检测技 术的计算机化和自动化；2)精确测量时间差。超声波 的声弹效应是一种弱效应,应力引起的声速变化很小。 因此,精确测量时间变化量很关键。3)声弹性力学、超 声波传播机理的基础理论研究。4)研究对象、应用领 域的拓展与渗透。
残余应力的检测技术始于20世纪30年代 ,发展至今 共形成了数十种检测方法。 残余应力的检测方法可分为有损检测法和无损检 测法。有损检测法主要有盲孔法、环芯法和云纹干涉 法等。无损检测法主要包括磁弹性法、X射线衍射法、 超声波法和扫描电子声显微镜等。 下面重点介绍无损检测法。
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。
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。
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。
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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。