表面残余应力测试方法

压痕法残余应力测试

压痕法残余应力测试压痕法残余应力测试是一种常用的测试方法，用于评估材料表面的残余应力。

在材料制备或使用过程中，由于各种因素的影响，材料内部会形成一定的应力场。

这些残余应力可能会影响材料的性能和寿命，因此了解和控制残余应力对于材料工程来说非常重要。

在进行压痕法残余应力测试时，首先需要在待测试材料的表面施加一个样品尺寸相对较小的压痕。

这个压痕通常采用金刚石压头或硬质球体进行，因为金刚石具有较高的硬度和刚性，能够施加较大的压力而不易变形。

通过压痕产生的弹性变形和塑性变形，可以间接地测量出残余应力的大小和分布情况。

压痕法残余应力测试的原理是基于弹性力学和塑性力学的基本理论。

在施加压痕之前，材料表面是没有残余应力的。

但是，由于压痕会引起材料的局部弹性变形和塑性变形，会在其周围产生一定的应力场。

这些残余应力是由变形过程中的弹性回复和塑性留下的位错等缺陷引起的。

通过测量压痕的大小和形状以及周围材料的变形情况，可以计算出残余应力的大小和分布情况。

通常，在进行压痕法残余应力测试时，会使用光学显微镜或扫描电子显微镜等设备对压痕进行观测和测量。

通过分析压痕的几何形状参数，结合合适的数学模型和理论，可以得到残余应力的精确值。

压痕法残余应力测试在材料科学和工程的许多领域中得到了广泛的应用。

它可以用于评估不同材料的制备工艺对残余应力的影响，以及不同材料在使用过程中的变化情况。

压痕法残余应力测试还可以用于研究材料的应力分布和应力引起的变形行为，进一步理解材料的力学性能和行为规律。

总结回顾起来，压痕法残余应力测试是一种基于压痕的方法，用于评估材料表面的残余应力。

通过测量压痕的大小和形状，以及分析周围材料的变形情况，可以计算出残余应力的大小和分布情况。

这项测试在材料科学和工程领域具有广泛的应用，对于了解和控制材料的残余应力非常重要。

在本次的文章中，我们介绍了压痕法残余应力测试的基本原理和测试方法。

通过这项测试，可以评估材料表面的残余应力，进一步了解材料的性能和寿命。

工程陶瓷磨削表面残余应力的测量新方法

工程陶瓷磨削表面残余应力的测量新方法工程陶瓷材料由于具有高硬度、高强度、高温耐受性、抗腐蚀等优良性能，在航空航天、电子、医疗等领域得到广泛应用。

然而，在加工过程中，由于工艺参数、机器精度等因素的影响，会导致材料表面产生不同程度的残余应力，进而影响其使用寿命和性能。

传统的残余应力测试方法，如X射线衍射、中子衍射等，存在着测量时间长、需要专业人员、设备昂贵等缺点。

因此，本文提出了一种新的工程陶瓷磨削表面残余应力的测量方法——基于表面变形的
红外热像测量法。

该方法基于工程陶瓷表面的热导率和热膨胀系数与实际表面变
形之间的关系，通过红外热像仪捕捉工件在加工过程中的热辐射，计算表面变形的大小及其分布，进而得到工件表面的残余应力。

该方法具有测量时间短、精度高、无接触、不破坏等优点，适用于各类工程陶瓷材料的表面残余应力测试。

据实验结果表明，该方法能够准确测量工程陶瓷表面的残余应力，并能反映出加工参数对表面残余应力的影响，为工程陶瓷及其制品的加工提供了一种新的残余应力测试手段。

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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。

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。

残余应力测量方法

残余应力是指材料内部或表面存在的不平衡力，它可以对材料的性能和可靠性产生重要影响。

以下是几种常见的残余应力测量方法：
1.X射线衍射法（X-ray Diffraction, XRD）：这是一种常用的非破坏性测量方法，通过测量
材料中晶体结构的畸变来间接计算残余应力。

X射线经过材料后会发生衍射，根据衍射角度的变化可以推断出残余应力的大小和方向。

2.中子衍射法（Neutron Diffraction）：类似于X射线衍射法，中子衍射法也是通过测量材
料晶体结构的畸变来确定残余应力。

相比X射线，中子具有更好的穿透能力，因此可以深入材料内部进行测量，适用于非金属材料的残余应力分析。

3.压电法（Piezoelectric Method）：利用材料的压电效应来测量残余应力。

该方法通过将
压电传感器固定在被测物体上，然后施加外力引起压电传感器的形变，根据形变量的变化推断出残余应力的大小。

4.高斯法（Hole Drilling Method）：这是一种常用的局部测量方法，适用于金属材料。

该
方法通过在被测物体上钻一个小孔，然后测量孔周围的表面应变的变化来计算残余应力。

5.激光干涉法（Laser Interferometry）：利用激光的干涉原理来测量表面的微小位移，从
而推断出残余应力的分布情况。

激光干涉法可以提供高精度的残余应力测量结果。

需要注意的是，不同的测量方法适用于不同类型的材料和应力状态，选择合适的方法取决于具体的应用需求和材料特性。

在进行残余应力测量时，应根据实际情况综合考虑各种因素，并采取适当的措施以确保测量结果的准确性和可靠性。

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。

大型发电机转轴表面残余应力测试方法比较

ｒｉｎｇ — ｃｏｒｅｍｅｔｈｏｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｌａｒｇｅ－ｓｉｚｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ ’ Ｓｓｈａｔｆｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｒｉｅｌｆｙａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗａｓｄｏｎｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｒｉｎｇａｎｄｒｉｎｇ — ｃｏｒｅｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｂｙｔｈｅｒｉｎｇ — ｃｏｒｅｍｅｔｈｏｄ
出现翘曲变形或者尺寸上的变化，并将有可能影响到转轴本身的固有频率…，这对服役期长达几十年的发电机来说具有很大的风险，因此目前的技术条件一般要求转轴的残余应力≤６０ＭＰａ。
关键词：大型发电机
法切环法
转轴
残余应力测试
环芯
中图分类号：ＴＭ３０６文献标识码：Ａ
大型汽轮发电机的转轴作为发电机中最大的转动部件，运行时转速一般为３０００ｒ／ｍｉｎ或３６００ｒ／ｍｉｎ，因此对发电机转轴的力学性能也有较高的要求，残余应力就是其中的一项。一般残
造完成之后的一项重要测试项目，目前，对大型发电机转轴表面残余应力测试的方法主要有切环法和环芯法

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。