（1）小孔法：

小孔法测量焊接残余应力具有测量方便、操作简单等特点，如今已经得到广 泛的应用。按照钻孔是否钻通, 小孔法可以被分为盲孔法和通孔法[19]。小孔法 测量焊接接头附近区域残余应力所需要使用到的试验设备主要包括：YJ-5 型静 态电阻应变仪、P20R-5 型预调平衡箱、ZC25-4 型绝缘电阻表（0-1000 兆欧）、 三脚支架，如图所示：

（a）YJ-5 型静态电阻应变仪 （b）P20R-5 型预调平衡箱

（c）ZC25-4 型绝缘电阻表 （d）三脚支架

图 1。4 试验设备

应变释放系数A、B的确定是小孔法测量的主要步骤之一, Kirsch理论可计算 出通孔的, 而盲孔法A、B系数要用实验确定。由于焊接应力场的特点, 在焊缝 及其附近区域的残余应力比较高, 再加上钻孔后应力集中, 在孔周围就会造成 一定的塑性应变, 再由推导出的求残余应力的公式求出残余应力，测量高残余应力需修正。

小孔法是如今应力测量领域应用最广泛的测量方法之一。它的主要方法是在 留有残余应力的试件上钻取小孔，按照相应的求值公式以及小孔周围的应变情况 求出残余应力。小孔法属于破坏性检测残余应力的一种方法，因而限制了小孔法 在一些领域的应用，比如压力容器等应力的在役检测。

（2）X 射线衍射法： 在无损伤材料的测量应力方法中，X射线法数得上最为成熟的一种方式。此

方法最早由俄国学者AKHOB 于1929年提出的。德国的Mchearauch在1961年提出 了X 射线测定残余应力的sin2ψ法，这就为残余应力测定的实际运用做出了巨大 贡献，可是美中不足的是，由于X射线测定残余应力的精准度相比其他测量方法 较差，而测试数据的误差大小直接关系到铝合金试样残余应力分析的准确性和可 靠性[20]。

它的基本原理是，X射线对晶体晶格衍射并产生干涉现象，可以通过布拉格 定律可以求出晶格的面间距，所测得的结果其实是参与应变，然后可以根据胡克 定律由参与应变求得残余应力。X射线法的测量深度约为10微米，是一种测量表 面残余应力的很权威的方法，非常适合于测量薄层和裂纹尖端的残余应力的分布。 X射线法的最大优点在于它的非破坏性。它的缺点是，只能测量表面应力，对被 检测表面要求高，测量设备比较昂贵[21]。

X射线衍射原理图

（3）超声波法： 超声波法是以声弹性理论为基础，这种理论最早是由俄国学者S。Oka提出来

的，利用弹性介质中声速或者频谱的变化与弹性介质内部应力之间线性关系来进 行测量。与其它一些方法相比，具有下列特点[22]：

（a）在一些金属材料中，超声波穿透能力可达数米，故能够无损测定实际 构件的表面应力和内部应力，测量的应力为沿超声波传播路径的平均值。

（b）采用新型电磁换能器，可以在不用碰触实际试件的情况下进行应力测 量，不会损伤构件表面，使用过程安全，并且无公害。

（c）超声波测量残余应力仪器可方便携带到室外或现场使用，如果配上相 应的探头，还可以用于探伤或测定弹性模量，可实现一机多用。

关于声弹性理论发展方面，美国田纳西大学物理系D。S。Hughes、J。L。K。elly于 1953年根据Murnaghan的有限变形理论，提出各向同性材料声弹性理论的早期表 达式，建立了声波在材料中传播速度与应力之间的关系，奠定了声弹性理论的基 础[23]。后来不断有人对此进行完善。美国贝尔电话实验室R。N。Thurston、K。Brugger， Thurston分别在20世纪60年代做了完善[24,25]。东京大学Tatsuo Tokuoka和Yukio Iwashimizu在超弹性变形、物体连续均匀等假设基础上导出了声弹性方程，即应 力介质弹性波动方程[26]。国内方面，1992年华中理工大学蒋立强等人改进了 K。Okada的微正交异性材料平面声弹性理论，以纵波和横波声弹性相结合的方法 削弱织构变化对测量的影响[27]。不过声弹性理论也存在局限性，1987年美国肯 塔基大学数学系C。S。Man和W。Y。Lu对其进行了总结[28]。主要是两方面，一是未考 虑加工过程，由此产生的各向异性，二是假定材料是超弹性和所测应力只由弹性 变形产生。