残余应力系列5

残余应力系列5-残余应力的无损测试方法

在上期内容中对残余应力的机械测试方法进行介绍，本期将对另一类测试手段-无损测试法进行介绍。

• X射线衍射法

X射线衍射残余应力测定方法可分为sin²ψ法、cosα法。以sin²ψ法为例：X射线衍射残余应力的sin²ψ法是将材料的残余应力与宏观应变相对应，宏观应变相应区域里晶格应变的统计结果，晶格应变即晶面间距的相对变化，而晶面间距的变化可以通过衍射装置依据布拉格定律求出，依据X射线衍射原理测定晶格应变，即可计算残余应力。sin²ψ法公式如式1和式2所示，其是基于布拉格定律和弹性理论推导出来的，其可应用的前提在于弹性理论所涉及的对象是为均匀、连续、各向同性的介质。多晶金属材料因为晶粒细小，没有织构，可以近似满足这样的假定。

图1. 射线衍射应力测定坐标系统

式1 sin²ψ法公式

式1 sin²ψ法微分公式

• 中子衍射法

中子衍射法是近20年发展起来的一种无损测定残余应力的方法，由于中子射线的穿透力比X射线强，该方法也成为测定工件内部三维应力分布的主要方法。其原理与X射线衍射法基本一致，即根据布拉格定律从测量点阵的弹性应变来计算构件内部的残余应力。通过研究衍射束的峰值位置和强度，可获得应力或应变的数据。

• 压痕应变法

压痕应变法是一种利用球压头压入试验产生的应变增量测定残余应力的方法，具有微损、操作简单及适用范围广等特点。其具体操作方法为：在平面应力场中,由压人球形压痕产生的材料流变会引起受力材料的松弛变形(拉应力区材料缩短,压应力区材料伸长),与此同时,由压痕自身产生的弹塑性区及其周围的应力应变场在残余应力的作用下也要产生相应变化。这两种变形行为的叠加所产生的应变变化量可称之为叠加应变增量(简称应变增量)。（GB/T24179-2009）

[1] 刘佳; 王威强; 张泰瑞; 程吉锐. 残余应力测试及压入试验模拟研究进展[J],化工机械 2020,47(04),420-427

科学指南针通过互联网技术建立更可靠的服务标准，全国26个办事处，12个城市拥有自营实验室，最好的设备、最专业的老师为您服务。