一 殘余應力的概念:

　　通常講，一個(gè)物體，在沒(méi)有外力和外力矩作用、溫度達到平衡、相變已經(jīng)終止的條件下，其內部仍然存在并自身保持平衡的應力叫做內應力。

　　按照德國學(xué)者馬赫勞赫提出的分類(lèi)方法，內應力分為兩類(lèi)：

第Ⅰ類(lèi)內應力是存在于材料的較大區域（很多晶粒）內，并在整個(gè)物體各個(gè)截面保持平衡的內應力。當一個(gè)物體的第Ⅰ類(lèi)內應力平衡和內力矩平衡被破壞時(shí)，物體會(huì )產(chǎn)生宏觀(guān)的尺寸變化。

　　第Ⅱ類(lèi)內應力是存在于較小范圍（一個(gè)晶?；蚓Я炔康膮^域）的內應力。 第Ⅱ類(lèi)內應力是存在于極小范圍（幾個(gè)原子間距）的內應力。

　　在工程上通常所說(shuō)的殘余應力就是第Ⅰ類(lèi)內應力。到目前為止，第Ⅰ類(lèi)內應力的測量技術(shù)為完善，它們對材料性能和構件質(zhì)量的影響也研究得為透徹。

　　除了這樣的分類(lèi)方法以外，工程界也習慣于按產(chǎn)生殘余應力的工藝過(guò)程來(lái)歸類(lèi)和命名，例如鑄造應力、焊接應力、熱處理應力、磨削應力、噴丸應力等等，而且一般指的都是第Ⅰ類(lèi)內應力。

二 殘余應力的作用：

　　機械零部件和大型機械構件中的殘余應力對其疲勞強度、抗應力腐蝕能力、尺寸穩定性和使用壽命有著(zhù)十分重要的影響。 

　　適當的、分布合理的殘余壓應力可能成為提高疲勞強度、提高抗應力腐蝕能力，從而延長(cháng)零件和構件使用壽命的因素；而不適當的殘余應力則會(huì )降低疲勞強度，產(chǎn)生應力腐蝕，失卻尺寸精度，甚至導致變形、開(kāi)裂等早期失效事故。

X射線(xiàn)衍射法測定殘余應力（一）

三 殘余應力的產(chǎn)生：

　　在機械制造中，各種工藝過(guò)程往往都會(huì )產(chǎn)生殘余應力。但是，如果從本質(zhì)上講，產(chǎn)生殘余應力的原因可以歸結為：

      1.不均勻的塑性變形；

      2.不均勻的溫度變化；

      3.不均勻的相變。

四 殘余應力的調整：

　　針對工件的具體服役條件，采取一定的工藝措施，消除或降低對其使用性能不利的殘余拉應力，有時(shí)還可以引入有益的殘余壓應力分布，這就是殘余應力的調整問(wèn)題。

通常調整殘余應力的方法有：

　　1.加熱，即回火處理,利用殘余應力的熱松弛效應消除或降低殘余應力。

　　2.施加靜載，使工件產(chǎn)生整體或局部、甚至微區的塑性變形，也可以調整工件的殘余應力。例如大型壓力容器，在焊接之后，在其內部加壓，即所謂的“脹形”，使焊接接頭發(fā)生微量塑性變形，以減小焊接殘余應力。

3.振動(dòng)時(shí)效，英文叫做Vibration Stress Relief,簡(jiǎn)稱(chēng)VSR 。在上，工業(yè)發(fā)達國家起始于上世紀50年代，我國從70年代研究和推廣。振動(dòng)消除應力主要特點(diǎn)：

    （1）、處理時(shí)間短；

    （2）、適用范圍廣；

    （3）、能源消耗少；

    （4）、設備投資小，操作簡(jiǎn)便。

　　4.錘擊、噴丸、滾壓等。噴丸強化是行之有效、應用廣泛的強化零件的手段，噴丸的同時(shí)也改變了表面殘余應力狀態(tài)和分布，而噴丸產(chǎn)生的殘余壓應力又是強化機理中的重要因素。

    (如需進(jìn)一步了解有關(guān)噴丸強化技術(shù)，推薦如下專(zhuān)著(zhù)和文獻：

　　1.劉鎖（王仁智），《金屬材料的疲勞性能與噴丸強化工藝》，國防工業(yè)出版社，1977

　　2.王仁智，吳培遠，《疲勞失效分析》，機械工業(yè)出版社，1987

　　3.王仁智，《噴丸強化技術(shù)在我國的發(fā)展》，材料工程，No1,1989)

X射線(xiàn)衍射法測定殘余應力（二）

五 殘余應力的測量方法：

　　殘余應力的測量方法可以分為有損和無(wú)損兩大類(lèi)。

　　有損測試方法就是應力釋放法，也可以稱(chēng)為機械的方法；無(wú)損方法就是物理的方法。

　　機械方法目前用得多的是鉆孔法（盲孔法），其次還有針對一定對象的環(huán)芯法。

　　物理方法中用得多的是X射線(xiàn)衍射法，其他主要物理方法還有中子衍射法、磁性法和超聲法。

　　X射線(xiàn)衍射法依據X射線(xiàn)衍射原理，即布拉格定律。布拉格定律把宏觀(guān)上可以準確測定的衍射角同材料中的晶面間距建立確定的關(guān)系。材料中的應力所對應的彈性應變必然表征為晶面間距的相對變化。當材料中有應力σ存在時(shí)，其晶面間距d 必然隨晶面與應力相對取向的不同而有所變化，按照布拉格定律，衍射角2θ也 會(huì )相應改變。因此有可能通過(guò)測量衍射角2θ隨晶面取向不同而發(fā)生的變化來(lái)求得應力σ。

　　從這里可以看出X射線(xiàn)衍射法測定應力的原理是成熟的，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的歷程，在國內外，測量方法的研究深入而廣泛，測試技術(shù)和設備已經(jīng)比較完善，不但可以在實(shí)驗室進(jìn)行研究，可且可以應用到各種實(shí)際工件，包括大型工件的現場(chǎng)測量。