1。2  残余应力

 残余应力是当物体不受外力的作用下，内部产生一种平衡的状态的应力。外力作用于物体时，不是通过物体表面向物体内部组织传递力的作用时，物体就会在物体内部形成一种保持自身平衡的应力系统，这种应力系统被叫做固有应力或是初始应力[4]。固有应力包括热应力以及残余应力。残余应力会由对物体的机械加工例如拉拔、三点弯曲，机床切削、表面喷丸、模锻、冲压、电弧焊、热处理工艺等或者某些强化工艺引起。其产生的原因主要是加工过程中会产生不均一的永久变形以及温度变化造成的组织成份改变。残余应力在大多数情况下是不利的，如零件在不适当的加工工艺后，残余应力大于屈服极限此时零件产生不利变形如弯曲、翘卷、扭转变形，更严重的还会使表面开裂出现裂纹。通常情况下物体内部具有的残余应力不会立刻表现出来，而是在零件工作过程中随着工作时间的累积残余应力也会逐渐累积，而当这些应力累积到一定程度时，便会高于屈服极限，此时零件表面就会产生表面缺陷，形成断裂或裂纹大大降低了零件的使用寿命。当然只要零件通过正确的工艺处理如热处理、深冷、振动等，那么其中的残余应力大部分都可以被除去[5]。事物都具有两面性，残余应力虽然有有害的一面，但是也可以对它适当地利用以强化某些性能，比如它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。

1。2。1  残余应力测量方式

残余应力的测量方法大致可被划分为将试样破损的机械释放检测法和无损检测法两种。机械释放检测法是把内部存在残余应力的部份从物体整体内分割出来，释放这部分的残余应力，并测量出这部分释放过程中的应变的变化继而计算出这部分内部所存在的残余应力，使用分割的方法将对零件进行某种程度上的破损，但这种检测技术的原理较为科学，可行性也较高，技术越来越成熟，测量精度较高所以目前被广泛应用于残余应力的测量。按照分割部分的方式不同大致可分为钻孔法、环芯法、分割切条法等，其中由于浅孔的破坏性最小所以被广泛使用。无损测量法是一种在测量过程中不会对试样造成破坏的检测方法，如X 射线法、XRD法、中子衍射法、扫描电镜法、电子散斑干涉法、超声波法和磁性法等，其中以X衍射法与超声波法运用广泛[6]。虽然无需损坏待测试样，且测量精度较高，但是检测设备费用高，环境要求与试样要求苛刻，对操作人员技术要求高，导致检测成本较高。

（1） 钻孔法残余应力测量

图1。1  钻孔法示意图

小孔法的原理是对所测试样进行打孔，小孔会去除一部分具有残余应力的金属，这样此部位的应力被松弛，从而改变试样内部的应力平衡状态，随后由传感器收集应变变化，从而计算出应力。主要操作步骤是：在待测点周围贴好应变片，正确搭建电桥电路；对待测点进行打孔，使其应力分布重置，发生应变；应变片将其转化为电信号输入应变检测仪器。根据应变等相关数据计算求得该点的 2 个主应力 σ1、σ2和 1个主方向角θ，计算公式如下[7]：

（2） X射线衍射法

图1。2  X射线衍射原理图

金属材料具有晶体结构，所以可以根据X射线晶体学理论结合弹性力学对试样进行残余应力检测。其主要的原理是在无应力的状态下，金属晶体的晶面间距都是相等的但当其内部存在残余应力时，晶面间距就会产生改变不再相等而X射线则会由于晶面间距的不同，衍射出的衍射线会发生位移。通过衍射谱的位移大小计算出应力值的大小，这就是XRD法如图1。2所示 ，式 (1。3) 是根据弹性力学 X射线衍射法计算残余应力的基本公式