殘余應(yīng)力 發(fā)生在任何機(jī)械結(jié)構(gòu)中. 產(chǎn)生的原因，如焊接和塑性形變或材料的局部變形，材料表面的尖銳凹槽或者是敲擊，或硬化等.

    殘余應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)講都一樣重要. 但是，與機(jī)械應(yīng)力可以通過(guò)加載來(lái)進(jìn)行計(jì)算不同，因此，殘余應(yīng)力需要采用可靠的方法進(jìn)行測(cè)量，而不能對(duì)表面產(chǎn)生大的破壞.

    這也是鉆孔理論產(chǎn)生的原因。通過(guò)在應(yīng)變花的中心在材料表面鉆個(gè)非常小的孔，通過(guò)檢測(cè)在鉆孔前后，應(yīng)變花的變化，可以計(jì)算出殘余應(yīng)力的大小.

MTS 3000 系統(tǒng)包括:

一個(gè)光學(xué)-機(jī)械系統(tǒng) (進(jìn)行物理鉆孔)

一個(gè)電子控制單元(控制光學(xué)-機(jī)械系統(tǒng)并通過(guò)HBM Spider8-30 放大器進(jìn)行測(cè)量)

鉆孔操作和控制軟件 (進(jìn)行自動(dòng)鉆孔)

后處理軟件 (采用不同的評(píng)估理論來(lái)處理數(shù)據(jù)).

采用氣渦輪進(jìn)行鉆孔，轉(zhuǎn)速可達(dá) 400,000 RPM ，因此不會(huì)產(chǎn)生額外的殘余應(yīng)力.

后處理軟件用來(lái)計(jì)算殘余應(yīng)力.

獲得精確的應(yīng)力狀況，計(jì)算方法是非常重要的 許多研究者發(fā)表了很多鉆孔理論計(jì)算應(yīng)力的文獻(xiàn).

目前，在后處理軟件中有三種計(jì)算方法: 均一應(yīng)力理論, Kockelmann 理論和積分法 .

均一應(yīng)力理論 [ASTM E 837-01標(biāo)準(zhǔn)]

    這種理論在 ASTM E 837-01 標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了詳細(xì)描述, 是基于樣本表面應(yīng)力不伴隨距離變化的假設(shè)為基礎(chǔ)的. 因此，不考慮空間解析度. 如果殘余應(yīng)力是均一的，這是最好的計(jì)算方法，并且對(duì)測(cè)試錯(cuò)誤不敏感.

Kockelmann 理論

    Kockelmann 理論是建立在應(yīng)變導(dǎo)數(shù)和應(yīng)變分布存在相關(guān)性的理論基礎(chǔ)上的，通過(guò)洞深度函數(shù)來(lái)表達(dá). 通過(guò)一對(duì)系數(shù)(Kx and Ky), 通過(guò)仿真模型來(lái)進(jìn)行計(jì)算.

通過(guò)應(yīng)變值，以及摩爾圓來(lái)計(jì)算主應(yīng)力和方向是可能的.

積分理論 

    此方法是有 G. S. Schajer 提出, 通過(guò)鉆孔深度增加來(lái)進(jìn)行殘余應(yīng)力分析. 采用這種方法，通過(guò)同步所有深度應(yīng)力釋放比其他方法有更高的空間分度.

    為了簡(jiǎn)化殘余應(yīng)力計(jì)算, Schajer 提出應(yīng)力區(qū)可以通過(guò) step-wise 函數(shù)描述，其通過(guò)孔深度是恒定的. 采用這種假說(shuō), Schajer 建立了計(jì)算的協(xié)同系數(shù). 最大深度為應(yīng)變花半徑的 0.5 倍.

積分理論應(yīng)當(dāng)在隨洞深度不同，應(yīng)力有很大變化時(shí)使用，但其測(cè)試誤差也有很到靈敏性.

最新! ASTM E837-08

    這是計(jì)算非均一殘余應(yīng)力的新標(biāo)準(zhǔn). 積分法用于殘余應(yīng)力計(jì)算， Tikhonov 規(guī)則用于在使用大量的不同洞深度時(shí)來(lái)減少計(jì)算誤差.