应力测试的原理

应力测试的原理
应力测试目前常用的方法有钻孔法和X射线法。

钻孔法要在试样上面打小孔，会对试样造成一定的破坏，结果准确，能够测试试样上一定深度的残余应力；X射线法是一种无损的方法，但是只能测试试样表面的残余应力。

至于选择什么方法，看你自己的需求了。

不过也可以找专业应力测试检测机构来检测如中船重工第七二五研究所。

钻孔法原理：假定一块各向同性的平板中存在某一残余应力，若钻一小孔，孔边的径向应力下降为零，孔区附近应力重新分布，如图1所示，阴影区为钻孔后应力的变化，该应力称为释放应力，由应变计感受其应变。

通常表面残余应力是平面应力状态，两个主应力和主方向角三个未知数，要求用三个应变敏感栅组成应变花进行测量，每个敏感栅的中心布置在同一半径上如图2所示。

图1 钻孔应力释放原理图
图2 钻孔时应变计敏感栅的布置图
X射线法：利用X射线穿透金属晶格时发生衍射的原理，测量金属材料或构件的表面层由于晶格间距变化所产生的应变，从而算出应力。

可以无损地直接测定试件表层的应力或残余应力。

原理为：平行相干的X射线射到金属结晶表面时，会发生衍射（图1）[1]。

描述X射线衍射现象的布拉格公式为：（1），通常取衍射级数n 为1。

因此，可通过测量衍射角的变化来确定晶格间距s的变化。

当测定图2所示构件上一点O在x方向的表面应力时，须在与试件表面法线z成角度的方向上射入一束波长为λ的X射线。

在各向同性材料的均匀弹性变形条件下，有如下的关系：
式中E和v分别为材料的弹性模量和泊松比；为ψ方向的应变；为法线取OP方向的特定晶格面的X射线衍射角；θ0为材料无应力状态时的衍射角。

图2 X射线测定原理图
X射线法可以无损地测量构件中的应力或残余应力，特别适宜于测量薄层和裂纹尖端的应力分布。

是检验产品质量，研究材料强度，选用较佳工艺的一种重要手段。