残余应力测量

残余应力 存在于 所有的机械结构 中，有多种原因, 例如加工工艺:

塑性变形或焊接
铸件不均匀冷却
锻造工艺

以及表面处理工艺:

喷涂
表面硬化

.残余应力与一般的机械应力一样，对结构的强度起着同样的作用。但和外部载荷引起的应力不同，其很难用计算方式来进行预测。因此，需要一个可靠的方法进行准确测量，并且需要对测量表面损伤最小。

环芯法和钻孔法

基于应变片常用的两种的残余应力测定技术是：环芯法和钻孔法。

两种方法的共同特点是，在工件上安装应变花后，通过钻取或取芯的机械过程，残余应力状态将发生变化。在这一过程中，残余应力得到释放，通过应变花测得过程前后应变的变化情况，可以计算出残余应力。

采用环芯法，即是在应变花周围提取环形槽。

采用钻孔法，即以 350000 转左右的转速，采用步进电机驱动的铣刀进行钻孔。在这个过程中，应变片花即可检测到整个过程工件的应变变化。

MTS3000 - 残余应力测试系统

残余应力存在于物体内部，外部没有任何征兆，但是会影响其力学性能，因此，测量物体内部的残余应力是必不可少的。采用快速钻孔方式，1.6 mm 的孔深入到物体内部，这样任何的应变变化将会被应变计测量到。

现在，SINT Technology提供整个的测量链让应力测量过程更加容易。钻孔机以300 000 revs./min运转产生钻孔。随着步进电机的逐步推进，应力的变化将会被专为此设计的应变花检测到。

整个的信号处理都是通过数字方式进行的，包括控制功能以及4种运算方程。

所有的测量过程都是通过PC控制的，这可以保证测量的高精度和重复性。

表面应力不伴随距离变化的假设为基础的. 因此，不考虑空间解析度. 如果残余应力是均一的，这是最好的计算方法，并且对测试错误不敏感.

Kockelmann 理论

Kockelmann 理论是建立在应变导数和应变分布存在相关性的理论基础上的，通过洞深度函数来表达. 通过一对系数(Kx and Ky), 通过仿真模型来进行计算.

通过应变值，以及摩尔圆来计算主应力和方向是可能的.

积分理论

此方法是有 G. S. Schajer 提出, 通过钻孔深度增加来进行残余应力分析. 采用这种方法，通过同步所有深度应力释放比其他方法有更高的空间分度.

为了简化残余应力计算, Schajer 提出应力区可以通过 step-wise 函数描述，其通过孔深度是恒定的. 采用这种假说, Schajer 建立了计算的协同系数. 最大深度为应变花半径的 0.5 倍.

积分理论应当在随洞深度不同，应力有很大变化时使用，但其测试误差也有很到灵敏性.