什么是殘余應力？

殘余應力是指消除外力或不均勻的溫度場等作用后，仍留在物體內的自相平衡的內應力。殘余應力存在于所有的機械結構中，機械加工和強化工藝、不均勻塑性變形或相變等都可能引起殘余應力。

比如加工工藝：

• 塑性變形或焊接
• 鑄造部件的非均勻冷卻
• 鍛造過程

比如表面處理：：

• 噴涂
• 表面硬化

殘余應力與一般的機械應力一樣，對結構的強度起著同樣的作用。但和外部載荷引起的應力不同，其很難用計算方式來進行預測。因此，需要一個可靠的方法進行準確測量，并且需要最大程度地減小對測量表面的損傷。

測量殘余應力的方法

基于應變片常用的兩種的殘余應力測定方法是：環(huán)芯法和鉆孔法。兩種方法的共同特點是，在工件上安裝應變花后，通過鉆取或取芯的機械過程，殘余應力狀態(tài)將發(fā)生變化。在這一過程中，殘余應力得到釋放，通過應變花測得過程前后應變的變化情況，可以計算出殘余應力。

環(huán)芯法：即在應變花周圍提取環(huán)形槽。用機械法開一個環(huán)形槽，局部分割、釋放殘余應力，在測試位置粘貼電阻應變片，測量轉子鍛件在軸向和周向釋放的應變值，根據力學原理推算工件的殘余應力。

鉆孔法：即以350000轉左右的轉速，采用步進電機驅動的銑刀進行鉆孔。在這個過程中，應變片即可檢測到整個過程工件的應變變化。然后基于彈性理論公式計算出殘余應力的大小。

HBK可提供使用鉆孔法進行殘余應力分析

以下是根據國際標準ASTM E837-13a測量鋼材中殘余應力的程序示例：

• 利用特制的高速鉆頭，在鉆孔應變花的三個柵絲旁邊的部件上鉆一個直徑為1.8毫米、深度為1毫米的小孔。
• 整個過程將以0.05 mm的深度增量全自動進行，并對每個已釋放的應變進行測量。

隨后根據上述方式測得的應變值，利用分析軟件計算主應力及相關角度（莫爾圓），然后再以表格和圖形方式展示各個數據。

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