第1章 绪论 1
1.1 内应力分类 1
1.1.1 宏观内应力 1
1.1.2 微观内应力 2
1.2 工程中常见的残余应力 3
1.2.1 焊接残余应力 3
1.2.2 铸造残余应力 5
1.2.3 切削残余应力 7
1.2.4 磨削残余应力 8
1.2.5 热处理残余应力 9
1.2.6 薄膜残余应力 10
1.2.7 涂层残余应力 12
1.3 残余应力的影响 15
1.3.1 残余应力对变形的影响 15
1.3.2 残余应力对尺寸稳定性的影响 18
1.3.3 残余应力对加工精度的影响 19
1.3.4 残余应力对疲劳性能的影响 19
1.3.5 残余应力对脆性断裂的影响 43
1.3.6 残余应力对应力腐蚀开裂的影响 45
1.3.7 残余应力对硬度的影响 46
1.4 残余应力检测技术概况 48
参考文献 48
第2章 残余应力无损检测技术 51
2.1 纳米压痕技术 51
2.1.1 纳米压痕技术的理论方法 51
2.1.2 纳米压痕技术检测原理 54
2.2 拉曼光谱技术 62
2.2.1 拉曼光谱技术的产生 62
2.2.2 拉曼光谱的特点 63
2.2.3 拉曼光谱技术种类 63
2.2.4 拉曼光谱技术检测原理 65
2.3 磁测技术 65
2.3.1 磁记忆检测技术 65
2.3.2 磁噪声技术 68
2.3.3 磁应变技术 69
2.3.4 磁声发射技术 71
2.4 超声波技术 74
2.4.1 超声波技术检测残余应力的特点 74
2.4.2 超声波技术检测残余应力的发展现状 74
2.4.3 超声波技术检测原理 76
2.4.4 超声波应力检测系统 78
2.5 扫描电子声显微镜 79
2.5.1 扫描电子声显微镜检测原理 79
2.5.2 扫描电子声系统 80
2.6 X射线衍射技术 81
2.6.1 布拉格定律 81
2.6.2 X射线衍射检测原理 81
2.6.3 X射线衍射技术检测残余应力的特点 84
2.7 中子衍射技术 85
2.7.1 中子衍射技术残余应力分析发展现状 85
2.7.2 中子衍射技术检测原理 85
2.7.3 中子衍射技术检测残余应力的特点 86
2.8 曲率法检测技术 87
2.8.1 曲率法检测薄膜应力 87
2.8.2 曲率法检测涂层残余应力 88
参考文献 89
第3章 残余应力有损检测技术 96
3.1 机械法 96
3.1.1 小孔释放技术 96
3.1.2 深孔技术 100
3.1.3 环芯技术 102
3.1.4 剥层技术 104
3.1.5 切槽法 107
3.2 云纹干涉技术 109
3.2.1 云纹干涉的光栅技术 110
3.2.2 云纹干涉技术的检测原理 111
3.2.3 云纹干涉技术的实验方法 113
3.2.4 云纹干涉法的发展 116
参考文献 118
第4章 残余应力检测技术的应用 120
4.1 无损检测技术的应用 120
4.1.1 纳米压痕技术的应用 120
4.1.2 拉曼光谱技术的应用 125
4.1.3 磁测技术的应用 128
4.1.4 超声技术的应用 131
4.1.5 X射线衍射技术的应用 135
4.1.6 中子衍射技术的应用 139
4.2 有损检测技术的应用 142
4.2.1 盲孔检测技术的应用 142
4.2.2 环芯检测技术的应用 146
4.2.3 云纹干涉技术的应用 149
参考文献 152
第5章 残余应力的调控与消除 156
5.1 时效法 156
5.1.1 自然时效 156
5.1.2 热处理时效 158
5.1.3 振动时效 160
5.2 机械法 164
5.2.1 锤击 164
5.2.2 过载处理 166
5.3 爆炸法 168
5.3.1 爆炸法的原理 168
5.3.2 爆炸法的工艺设计 169
5.3.3 爆炸法的特点及优势 171
5.3.4 爆炸法对材料性能的影响 172
5.3.5 爆炸法应用实例 173
5.4 超声冲击技术 175
5.4.1 超声冲击技术的原理 176
5.4.2 超声冲击的设备及效果 177
5.4.3 超声冲击技术的工艺 178
5.4.4 超声冲击技术的优点 179
5.4.5 超声波消除焊接残余应力的效果 179
5.5 喷丸强化法 180
5.5.1 喷丸原理 180
5.5.2 锆合金喷丸实例 182
5.6 激光冲击法 185
5.6.1 激光冲击原理 185
5.6.2 GH742激光冲击实例 186
5.7 孔挤压强化法 190
5.7.1 孔挤压原理 190
5.7.2 300 M超高强度钢孔挤压实例 190
参考文献 194
第6章 各向异性材料残余应力 197
6.1 正交各向异性材料 197
6.1.1 M12C复合材料性能 198
6.1.2 M12C复合材料残余应力检测实验 199
6.2 带织构材料 205
6.2.1 AA2397 铝锂合金性能 205
6.2.2 AA2397 铝锂合金残余应力检测实验 205
6.3 单晶材料 213
6.3.1 理论分析与实验方法 213
6.3.2 实验结果与讨论 215
参考文献 217
第7章 残余应力在工程中的应用 219
7.1 航空领域 219
7.1.1 航空发动机钛合金叶片 219
7.1.2 主起落架上转轴 224
7.1.3 GH4169涡轮盘 229
7.1.4 铝合金喷丸成形 239
7.1.5 6061铝合金预拉伸板 244
7.2 汽车领域 247
7.2.1 汽车驱动桥壳 247
7.2.2 汽车发动机气门弹簧 250
7.3 核电领域 253
7.3.1 反应堆压力容器顶盖J型接头 253
7.3.2 大型核电厚壁结构 256
7.4 轨道交通领域 259
7.4.1 高速列车车体铝合金 259
7.4.2 轨道交通车辆铝合金地板 262
7.5 桥梁领域 265
7.5.1 观音岩大桥构件焊缝应力测试 265
7.5.2 超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力 268
7.6 化工领域 273
7.6.1 P110级石油套管淬火残余应力 273
7.6.2 管道热开孔残余应力 276
参考文献 280
附录 X射线衍射残余应力测试步骤 283
索引 324