1、前言：
通常講，一個(gè)物體，在沒有外力和外力矩作用、溫度達(dá)到平衡、相變已經(jīng)終止的條件下，其內(nèi)部仍然存在并自身保持平衡的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力。
按照德國(guó)學(xué)者馬赫勞赫提出的分類方法，內(nèi)應(yīng)力分為三類：
*Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力是存在于材料的較大區(qū)域（很多晶粒）內(nèi)，并在整個(gè)物體各個(gè)截面保持平衡的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)一個(gè)物體的*Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力平衡和內(nèi)力矩平衡被破壞時(shí)，物體會(huì)產(chǎn)生宏觀的尺寸變化。
*Ⅱ類內(nèi)應(yīng)力是存在于較小范圍（一個(gè)晶粒或晶粒內(nèi)部的區(qū)域）的內(nèi)應(yīng)力。
*Ⅲ類內(nèi)應(yīng)力是存在于*小范圍（幾個(gè)原子間距）的內(nèi)應(yīng)力。
在工程上通常所說的殘余應(yīng)力就是*Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。到目前為止，*Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量技術(shù)*為完善，它們對(duì)材料性能和構(gòu)件質(zhì)量的影響也研究得*為透徹。
除了這樣的分類方法以外，工程界也習(xí)慣于按產(chǎn)生殘余應(yīng)力的工藝過程來歸類和命名，例如鑄造應(yīng)力、焊接應(yīng)力、熱處理應(yīng)力、磨削應(yīng)力、噴丸應(yīng)力等等，而且一般指的都是*Ⅰ類內(nèi)應(yīng)力。
2、鉆盲孔法測(cè)量殘余應(yīng)力的原理
目前在焊接件和鑄件上應(yīng)用的較多的殘余應(yīng)力測(cè)量方法是盲孔法，盲孔法就是在工件上鉆一小通孔或不通孔，使被測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力得到釋放，并由事先貼在孔周位的應(yīng)變計(jì)測(cè)得釋放的應(yīng)變量，再根據(jù)彈性力學(xué)原理計(jì)算出殘余應(yīng)力來。鉆孔的直徑和深度都不大，是一種微創(chuàng)檢測(cè)方法，不會(huì)影響被測(cè)構(gòu)件的正常使用。并且這種方法具有較高的精度，因此它已成為應(yīng)用比較廣泛的方法。
當(dāng)殘余應(yīng)力沿厚度方向的分布比較均勻時(shí)，可采用一次鉆孔法測(cè)量殘余應(yīng)力的量值。
在有殘余應(yīng)力的焊接鋼板上鉆一小孔，因小孔附近的殘余應(yīng)力被釋放，孔區(qū)附近的殘余應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化。只要測(cè)出該局部區(qū)域的應(yīng)變變化量，即可計(jì)算出板上鉆孔處釋放前的殘余應(yīng)力值σ1 、σ2：
TJ120-1.5-φ1.5應(yīng)變花在普通鋼材上的釋放系數(shù)，為：
A=-0.0725±10%（2 倍標(biāo)準(zhǔn)差）
B=-0.15140±6%（2 倍標(biāo)準(zhǔn)差）
需要說明的是，釋放系數(shù)A、B與應(yīng)變花的幾何尺寸、孔徑、孔深及材料的彈性模量E及泊松比μ有關(guān)，應(yīng)用時(shí)須對(duì)每種被測(cè)材料進(jìn)行標(biāo)定，A、B系數(shù)不能通用
被測(cè)點(diǎn)鉆一小孔只能使殘余應(yīng)力局部釋放，因此應(yīng)變計(jì)所測(cè)出的釋放應(yīng)變值很小，須采用高精度的應(yīng)變計(jì)。為了不斷提高測(cè)量精度，還須十分注意產(chǎn)生誤差的各種因素，其中*主要的是鉆孔設(shè)備的精度和鉆孔技術(shù)，還有應(yīng)變測(cè)試誤差。一般來說鉆孔深度 h≥2a 即可。
3、殘余應(yīng)力檢測(cè)儀器
殘余應(yīng)力檢測(cè)儀器的實(shí)質(zhì)是電阻應(yīng)變儀。殘余應(yīng)力檢測(cè)儀是利用應(yīng)變片直接測(cè)量殘余應(yīng)力的專用儀器，在科研和工業(yè)生產(chǎn)中常常需要研究機(jī)械設(shè)備構(gòu)件或組件應(yīng)力的狀況，測(cè)量構(gòu)件形變時(shí)應(yīng)變力，如高壓容器（高壓氣瓶、高壓鍋爐），生產(chǎn)過程中須采用應(yīng)變測(cè)量方法檢測(cè)耐壓和變形時(shí)壓力；火炮生產(chǎn)需了解火炮發(fā)射時(shí)炮管形變，飛機(jī)導(dǎo)彈研制時(shí)要在特殊的“風(fēng)洞”實(shí)驗(yàn)場(chǎng)中模擬高空狀態(tài)下飛行時(shí)機(jī)身、機(jī)翼等各部件的形變情況；汽車制造需測(cè)試汽車底盤承壓時(shí)的形變。
應(yīng)變儀原理框圖
殘余應(yīng)力檢測(cè)儀是三路應(yīng)變測(cè)量電橋組成的，內(nèi)置高速CPU,對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，能根據(jù)不同材料輸入不同常數(shù)，直接計(jì)算和顯示殘余應(yīng)力大小和角度。測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性取決于檢測(cè)儀的電橋的精度，放大器的溫飄，濾波器的精度。
4、應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償
應(yīng)變片安裝在自由膨脹的試件上，如果環(huán)境溫度變化，應(yīng)變片的電阻也會(huì)變化，這種變化疊加在測(cè)量結(jié)果中稱應(yīng)變片溫度誤差。
應(yīng)變片溫度誤差來源有兩個(gè)：應(yīng)變片本身電阻溫度系數(shù)αt影響和試件材料的線膨脹系數(shù)βg影響。溫度補(bǔ)償方法:電橋線路補(bǔ)償、自補(bǔ)償、輔助測(cè)量補(bǔ)償、熱敏電阻補(bǔ)償、計(jì)算機(jī)補(bǔ)償。通常采用線路補(bǔ)償:在被測(cè)上安裝一個(gè)應(yīng)變片，在另一個(gè)與被測(cè)試件上安裝一個(gè)補(bǔ)償片，并完全處于相同的溫度場(chǎng)，測(cè)量時(shí)位于相鄰的電橋臂上，溫度變化時(shí)ΔR1與ΔRB相等變化，使電橋輸出U0與溫度無關(guān)。
5、鉆孔設(shè)備及鉆孔要求
（1）.鉆孔設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單，便于攜帶，易于固定在構(gòu)件上，同時(shí)要求對(duì)中方便，鉆孔深度易于控制，并能適應(yīng)在各種曲面上工作。圖3.10為小孔鉆的結(jié)構(gòu)圖，這種鉆具能較好地實(shí)現(xiàn)上述要求，借助4個(gè)可調(diào)節(jié)X、Y方向的位置和上、下位置，以保持鉆孔垂直于工件表面，用萬向節(jié)與可調(diào)速手電鉆連接施行鉆孔。
（2）.鉆孔的技術(shù)要求：
①被測(cè)表面的處理要符合應(yīng)變測(cè)量的技術(shù)要求，直角應(yīng)變片應(yīng)用502膠水準(zhǔn)確地粘貼在測(cè)點(diǎn)位置上，并用膠帶覆蓋好絲柵，防止鐵屑破壞絲柵。
②鉆孔時(shí)要確定鉆桿與測(cè)量表面垂直，鉆孔*心偏差應(yīng)控制在±0.025 mm以內(nèi)。
③鉆孔時(shí)要穩(wěn)，機(jī)座不能抖動(dòng)。鉆孔速度要低，鉆孔速度快易導(dǎo)致應(yīng)變片的溫度漂移，孔周切削應(yīng)變*大使測(cè)量不穩(wěn)定。為消除切削應(yīng)變的影響，可先采用小鉆頭鉆孔然后再用銑刀洗孔。
如果無法使用小孔鉆，可以使用噴沙打孔法打一盲孔，噴沙打孔的方法就是利用壓縮空氣帶動(dòng)Al2O3或SiO2粉末，通過回轉(zhuǎn)的噴嘴對(duì)準(zhǔn)應(yīng)變花*心打孔標(biāo)志，噴吹表面而得一盲孔。這種方法實(shí)際上是一種磨削過程，其產(chǎn)生的熱量由氣流冷卻，加之切削量很小，因此打孔時(shí)引起的附加應(yīng)力較小，噴沙打孔法的測(cè)量精度較高。
