通过钻孔理论进行残余应力测量

     残余应力 发生在任何机械结构中. 产生的原因，如焊接和塑性形变或材料的局部变形，材料表面的尖锐凹槽或者是敲击，或硬化等.

       残余应力和机械应力对于机械结构来讲都一样重要. 但是，与机械应力可以通过加载来进行计算不同，因此，残余应力需要采用可靠的方法进行测量，而不能对表面产生大的破坏.

      这也是钻孔理论产生的原因。通过在应变花的中心在材料表面钻个非常小的孔，通过检测在钻孔前后，应变花的变化，可以计算出残余应力的大小.

 

MTS 3000 系统包括:

• 一个光学-机械系统 (进行物理钻孔)
• 一个电子控制单元(控制光学-机械系统并通过HBM Spider8-30 放大器进行测量)
• 钻孔操作和控制软件 (进行自动钻孔)
• 后处理软件 (采用不同的评估理论来处理数据).

采用气涡轮进行钻孔，转速可达 400,000 RPM ，因此不会产生额外的残余应力.

后处理软件用来计算残余应力.



获得精确的应力状况，计算方法是非常重要的 许多研究者发表了很多钻孔理论计算应力的文献.

目前，在后处理软件中有三种计算方法: 均一应力理论, Kockelmann 理论和积分法 .

均一应力理论 [ASTM E 837-01标准]
      这种理论在 ASTM E 837-01 标准中进行了详细描述, 是基于样本表面应力不伴随距离变化的假设为基础的. 因此，不考虑空间解析度. 如果残余应力是均一的，这是最好的计算方法，并且对测试错误不敏感.

Kockelmann 理论

     Kockelmann 理论是建立在应变导数和应变分布存在相关性的理论基础上的，通过洞深度函数来表达. 通过一对系数(Kx and Ky), 通过仿真模型来进行计算.

通过应变值，以及摩尔圆来计算主应力和方向是可能的.

积分理论 

      此方法是有 G. S. Schajer 提出, 通过钻孔深度增加来进行残余应力分析. 采用这种方法，通过同步所有深度应力释放比其他方法有更高的空间分度.

      为了简化残余应力计算, Schajer 提出应力区可以通过 step-wise 函数描述，其通过孔深度是恒定的. 采用这种假说, Schajer 建立了计算的协同系数. 最大深度为应变花半径的 0.5 倍.

积分理论应当在随洞深度不同，应力有很大变化时使用，但其测试误差也有很到灵敏性.

最新! ASTM E837-08

       这是计算非均一残余应力的新标准. 积分法用于残余应力计算， Tikhonov 规则用于在使用大量的不同洞深度时来减少计算误差.