全释放应变法在金属残余应力测定检测

检测项目

焊接残余应力、铸造残余应力、锻造残余应力、热处理残余应力、机械加工残余应力、喷丸强化层应力、轧制板材应力、冷挤压件应力、钣金成形件应力、增材制造件层间应力、螺栓预紧力、铆接装配应力、结构件服役后应力重分布、复合材料金属基体应力、涂层/镀层界面应力、管材环向应力、轴类零件周向应力、齿轮齿根弯曲应力、压力容器焊缝应力集中区、桥梁钢结构节点应力、航空发动机叶片离心力诱发应力、轨道交通轮毂接触疲劳应力、核电管道热疲劳残余应力、船舶焊接甲板纵向应力、模具型腔表面淬火应力、金属注射成型坯体脱脂烧结应力、异种金属焊接界面热失配应力、塑性变形区宏观残余应力梯度分布

检测范围

碳钢焊接接头、不锈钢压力管道焊缝、铝合金航空结构件铸件钛合金发动机压气机盘锻件铜合金热交换器管板镍基高温合金涡轮叶片镁合金汽车仪表盘支架锌合金压铸外壳铅锑合金蓄电池板栅金属基复合材料刹车盘硬质合金刀具基体高速钢轧辊表面堆焊层热浸镀锌钢板电镀镍铬装饰件化学镀镍磷阀门零件物理气相沉积（PVD）硬质涂层冲压汽车覆盖件冷镦高强度螺栓旋压火箭壳体拉深不锈钢餐具挤压铝型材轧制铜带激光选区熔化（SLM）钛合金骨科植入物电子束熔融（EBM）镍基合金燃气管线修复件摩擦搅拌焊接（FSW）铝合金车厢体

检测方法

全释放应变法（又称切割法或分割法）是破坏性残余应力测量的基准方法之一。其原理基于弹性力学：当含有残余应力的构件被逐步切割分离成无外部约束的小块时，内部残余应力得以释放，通过测量切割前后粘贴在试样表面的应变片的微应变变化量（Δε），结合材料的弹性模量（E）和泊松比（ν），依据胡克定律计算原始残余应力值（σ）。标准操作流程包括：试样表面精密抛光与清洁；按特定方向（如主应力方向）精确粘贴电阻应变片并连接静态应变采集仪；采用线切割放电加工（EDM）、精密锯切或电解腐蚀等方式逐层或逐块去除材料；实时同步记录各切割步骤的应变释放数据；最终根据切割方案对应的理论修正系数（如对于平板中心孔法需应用Rosenthal-Norton系数）将测得的释放应变转换为原始残余应力值。该方法对切割过程的温升控制与振动隔离有严格要求。

检测标准

ASTME837-20StandardTestMethodforDeterminingResidualStressesbytheHole-DrillingStrain-GageMethod
GB/T31310-2014金属材料残余应力的测定钻孔应变法
ISO20405:2017Metallicmaterials—Tube—Ringtestforresidualstresses
EN15305:2008Non-destructivetesting-TestmethodforresidualstressanalysisbyX-raydiffraction
HB/Z338-2021航空金属材料残余应力的测定全释放应变法
GB/T24179-2009金属材料残余应力的测定全释放应变法
JISH7805:2005MethodformeasuringresidualstressesinmetalmatrixcompositesbyX-raydiffraction
SAEJ442a:2018TestStrip,Washer,DirectTensionIndicatingTypeandInchBolts
BSEN13674-1:2011Railwayapplications-Track-Rail-Part1:Vignolerailwayrails46kg/mandabove(Includesresidualstressrequirements)
AMS2628D:2019ResidualStressMeasurementbyX-RayDiffraction
DNVGL-RP-C208:2016Determinationofstructuralcapacitybynon-linearfiniteelementanalysismethods(Includesresidualstressmodeling)
AWSD1.1/D1.1M:2020StructuralWeldingCode-Steel(AnnexK-ResidualStressControl)

检测仪器

实施全释放应变法需配置高精度仪器系统：静态电阻应变仪为核心测量设备，需具备多通道（通常≥20通道）、高分辨率（≤1με）、低噪声特性，并支持温度补偿功能；精密线切割放电加工机（EDM）用于实现微米级精度的无机械应力切割，其工作液温度需稳定控制在1C内；三维光学显微镜用于切割区域定位及切口尺寸验证；恒温恒湿实验室环境控制系统确保测试期间温湿度波动符合标准要求（如ASTME837规定温度变化≤1C）；专用应变片粘贴工具包包含精密定位模板、低温固化环氧树脂胶及表面处理试剂；电解抛光设备适用于特定材料的无应力层去除；数字图像相关（DIC）系统可作为辅助手段验证局部应变场分布；显微硬度计用于材料微观性能表征以辅助弹性常数选取。

检测服务流程

确认测试对象及项目：根据要求确认测试对象并进行初步检查，安排样品寄送或上门采样;

制定与确认实验方案：制定实验方案并与委托方，确认验证方案的可行性和有效性;

签署委托书与支付：签署委托书，明确测试细节，确定测试费用并支付;

执行与监控实验测试：严格按照实验方案执行测试，记录数据，进行必要的控制和调整;

数据分析与出具报告：分析数据并进行归纳，撰写并审核测试报告，出具报告，并反馈结果给委托方。