第七章金属产品的力学性能检测

第一节轴向拉伸和压缩第七章产品的力学性能检测本章内容金属材料的力学基础外力、内力及应力；应力状态理论、应力应变关系等。*拉伸试验*压缩试验*冲击试验*硬度实验电测应力分析基础电阻应变计的工作原理；测试方法。疲劳实验材料的疲劳极限；金属材料的疲劳极限的测试方法。应力集中与残余应力测试应力集中与残余应力的概念；用应变计测应力集中和残余应力的方法。电阻应变计测力实验材料的拉伸性能是材料力学性能中最重要、最基本的性能之一。这些指标的高低在很大程度上决定了该种材料的使用。拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验进行检验。如拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、偏置屈服应力、拉伸弹性模量。断裂伸长率等。测试值的高低，可对塑料的拉伸性能作出评价。一、定义（一）拉伸应力试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷。（二）拉伸强度在拉伸试验中。试样直到断裂为止，所承受的最大拉伸应力。（三）拉伸断裂应力在拉伸应力——应变曲线上，断裂时的应力。（四）拉仲屈服应力在拉伸应力——应变曲线上，屈服点处的应力。（五）偏置屈服应力应力——应变曲线偏离直线性达规定应变百分数（偏置）时的应力。（六）断裂伸长率在拉力作用下，试样断裂时，标线间距离的增加量与初始标距之比，以百分率表示。（七）弹性模量在比例极限内，材料所受应力（拉、压、查、扭、剪等）与产生的相应应变之比。（八）屈服点应力——应变曲线上，应力不随应变增加的初始点。（九）应变材料在应力作用下，产生的尺寸变化与原始尺寸之比。轴向拉压的概念及实例一、概念轴向拉压的外力特点：外力的合力作用线与杆的轴线重合。轴向拉压的变形特点：杆的变形主要是轴向伸缩，伴随横向缩扩。轴向压缩，对应的力称为压力。轴向拉伸，对应的力称为拉力。工程实例二、轴向拉伸和压缩时的内力一、内力

物体内部有外力引起的某一部分与另一部分件相互作用的力二、截面法·轴力1.截面法的基本步骤：①截开：在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。②代替：任取一部分，其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。③平衡：对留下的部分建立平衡方程，根据其上的已知外力来计算杆在截开面上的未知内力（此时截开面上的内力对所留部分而言是外力）。根据力的平衡原理，作力的分析例如：截面法求N。

APP简图APPPAN截开：代替：平衡：2.轴力——轴向拉压杆的内力，用N表示。3.轴力的正负规定:

N

与外法线同向,为正轴力(拉力)N与外法线反向,为负轴力(压力)[例1]图示杆的A、B、C、D点分别作用着大小为5P、8P、4P、

P

的力，方向如图，试画出杆的轴力图。ABCDPAPBPCPDOABCDPAPBPCPDN1解：求OA段内力N1：设置截面如图同理，求得AB、BC、CD段内力分别为：N2=–3P

N3=5PN4=PBCDPBPCPDN2CDPCPDN3DPDN4横截面上的应力应力：分布内力集度应力与内力分量之间的关系

问题提出：PPPP一般情形下的横截面上的附加分布内力，总可以分解为两种：作用线垂直于截面的；作用线位于横截面内的。

分布内力在一点的集度，称为应力(stresses)。作用线垂直于截面的应力称为正应力(normalstress)，用希腊字母表示；作用线位于截面内的应力称为切应力或剪应力(shrearingstress)，用希腊字母表示。应力的单位记号为Pa或MPa，工程上多用MPa。一.应力应力—分布内力在一点的集度工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布，集度的定义不仅准确而且重要，因为“破坏”或“失效”往往从内力集度最大处开始。应力就是单位面积上的内力?正应力和切应力

位于截面内的应力称为“切应力”(ShearingStress).垂直于截面的应力称为“正应力”(NormalStress)；yxzΔAΔFQyΔFQzΔFNDFRFP1FP2变形前1.变形规律试验及平面假设：平面假设：原为平面的横截面在变形后仍为平面。纵向纤维变形相同。abcd受载后PP

d´a´c´b´二、拉（压）杆横截面上的应力第一节轴向拉伸和压缩均匀材料、均匀变形，内力当然均匀分布。2.拉伸应力：sN(x)P轴力引起的正应力——：在横截面上均布。3.公式的应用条件：直杆、杆的截面无突变、截面到载荷作用点有一定的距离。5.Saint-Venant原理：离开载荷作用处一定距离，应力分布与大小不受外载荷作用方式的影响。Saint-Venant原理与应力集中示意图变形示意图：abcPP应力分布示意图：拉压杆的变形沿轴向的伸长或缩短横向尺寸的缩小或增大PPl’laba’b’——Δl——横向变形Δa,Δb

§5–4轴向拉伸（压缩）时的变形一、拉压杆的纵向变形及应变线应变：单位长度的线变形。PPl’l绝对变形：胡克定律讨论：N≠常数时，N=N(x)，如何求Δl？分析：微段分析dxN(x)N(x)dx+d(Δl)q轴力方程：N=N(x)xdx二、横向变形泊松比PPl’l例

已知：P1=20kN,P2=P3=35kN,l1=l3=300mm,l2=400mmd1=24mm,d2=16mm,d3=12mm,E=210GPa

求：总伸长Δld1d2d3P1P2P3l1l2l3ABCD解：(1）轴力图（2）求各段变形(3)总变形N(kN)501520材料拉压时的力学性能力学性能：材料在外力作用下表现的有关强度、变形方面的特性。1.试验条件：常温(20℃)；静载（及其缓慢地加载）；标准试件。dh一、试验条件及试验仪器2、试验仪器：万能材料试验机；变形仪（常用引伸仪）。二、低碳钢拉伸时的力学性能C<0.3%试验结果：P↑、△l作为有规律变化拉伸图P△lσε应力应变图(1)弹性阶段（OA段）OσεAA’BCDEF钢：时，线弹性阶段E为弹性模量胡克定律弹性：产生变形，卸载变形消失弹性极限：比例极限：OσεAA’BCDEF应力不变，应变却不断增加，产生明显塑性变形的现象(2)屈服阶段（ABCD段）塑性：加载产生变形，卸载变形不消失屈服极限：屈服原因：晶粒滑移的原因(3)

强化阶段（DE段）抗拉强度：卸载定律——在卸载过程中，应力与应变按直线规律变化冷作硬化——卸载之后再加载，弹性极限会增加OσεAA’BCDEFE’O’思考：OO’是什么？颈缩：E点之前：变形均匀；E点之后变形集中在某一局部，截面急剧变小OσεAA’BCDEF（4）局部变形阶段（EF段）结论：1.强度指标：E，2.两个塑性指标——表征材料塑性变形的程度延伸率：截面收缩率：3.变形弹性变形：卸载后可消失的变形塑性变形：卸载后不消失的变形16Mn,A3,H62:有明显的塑性阶段T10A,20Cr:没有明显的屈服阶段屈服指标：σε0.2%o三、其他塑性材料拉伸时的力学性能εσo以铸铁为例oσε现象：无屈服无颈缩变形小没有明显的直线阶段结论：E用割线弹性模量强度指标：一般较小四、脆性材料拉伸时的力学性能试件：金属：很短的圆柱l=1.5～3.0d混凝土、石料：立方块一、低碳钢不一定做压缩试验五.材料压缩时的力学性能二、铸铁断口：45°～55°σεpp断口为纵向平面三、石料一、试验目的1．测定低碳钢压缩屈服点ssc；2．测定灰铸铁抗压强度sbc。二、试验仪器

万能材料试验机。三、试样标准试样：d0h0粗短圆柱体：h0=1~3d0压缩试验四、试验原理1．测定低碳钢压缩屈服点sscO

FDlFsc压缩屈服点：拉伸试验压缩试验低碳钢压缩试验现象：低碳钢压缩变扁，不会断裂，由于两端摩擦力影响，形成“腰鼓形”。压缩试验2．测定灰铸铁抗压强度sbcOFDl强度极限：拉伸试验Fbc灰铸铁压缩试验现象：tmax引起压缩试验已知一材料的弹性极限200MPa，弹性模量为200GPa，

问：此材料做成的试件，其应变被拉到

ε=0.0001,0.001,0.002时，其应力为多少？思考题解：①轴力：N=P

=25kN②应力：③强度校核：④结论：此杆满足强度要求，能够正常工作。例已知一圆杆受拉力P=25kN，直径d=14mm，许用应力[]=170MPa，试校核此杆是否满足强度要求。指出下列概念的区别（1）内力与应力；（2）变形与应变；（3）弹性与塑性；思考题第二节电阻应变片结构及原理一、电阻应变效应一段金属电阻丝长度为L，横截面为S，电阻率记作ρ，材料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为：

R

=

ρL/S（Ω）

其中：L-金属导线长度

S-金属导线横截面积

ρ-电导率（不同材料电阻率不同）当金属导线两端受拉力F伸长变形。设其伸长ΔL，横截面积则缩小，它的截面圆半径减少Δr。金属电阻丝在变形后，电阻率ρ也会有所改变Δρ，这种现象称为电阻应变效应。求出电阻丝伸长后，其电阻值改变了多少，对R

=

ρL/S求全微分ΔR

=

ΔρL/S

+

ΔLρ/S

–ΔSρL/S2

上2式相除，得到ΔR/R

=

Δρ/ρ

+

ΔL/L

–

ΔS/S

导线的横截面积S=πr2，

Δs

=

2πr*Δr，所以ΔS/S

=

2Δr/r从材料力学我们知道：

Δr/r

=

-μΔL/L

μ=|ε`/ε|

，μ是表示材料横向效应泊松系数

ΔR/R

=

Δρ/ρ

+

ΔL/L

+

2μΔL/L=（1

+

2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L=

K

*ΔL/L其中：K

=

1

+

2μ

+（Δρ/ρ）/（ΔL/L）K灵敏系数

材料力学中ΔL/L称作为应变，记作ε

所以：ΔR/R

=

Kε

说明了电阻应变片的电阻变化率和电阻丝伸长率之间的关系结论：1、当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化。2、金属丝受外力作用而伸长时，长度增加，而截面积减少，电阻值会增大。3、当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小，而截面增加，电阻值会减小。4、阻值变化通常较小。电阻应变片及其结构

电阻应变片通常由直径为0.015～0.05mm高电阻率的金属电阻丝绕成栅状，称为敏感栅。绕成栅状是为了获得高的阻值，将其粘贴在绝缘的基体上，电阻丝的两端焊接引线。敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层，如图1。敏感栅电阻值一般在100Ω以上基底：为保持敏感栅固定的形状、尺寸和位置，通常用粘结剂将它固结在纸质或胶质的基底上。应变计工作时，基底起着把弹性体应变准确地传递给敏感栅的作用。为此，基底必须很薄，一般为0.02～0.04mm。引线：它起着敏感栅与测量电路之间的过渡连接和引导作用。通常取直径约0.1～0.15mm的低阻镀锡铜线，并用钎焊与敏感栅端连接保护盖层：用纸、胶作成覆盖在敏感栅上的保护层；起着防潮、防蚀、防损等作用。粘结剂：在制造应变计时，用它分别把盖层和敏感栅固结于基底；在使用应变计时，用它把应变计基底再粘贴在弹性体表面的被测部位。因此它也起着传递应变的作用。测量原理：

用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化检测电路：

电阻应变计把机械应变转换成ΔR/R后，应变电阻变化一般都很微小，这样小的电阻变化既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路，把应变计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化。通常采用惠斯登电桥电路实现这种转换。

惠斯登直流电桥

电桥如图3所示，U0为供桥电源电压，R1、R2、R3、R4为桥臂，Usc为电桥输出电压。

Usc＝0时电桥平衡，则平衡条件为：

R1\R2=R4\R3

或

R1*R3=R2*R4

这说明要使电桥平衡，其相邻两臂电阻的比值应相等或相对两臂电阻的乘积相等。

将应变片作为臂电阻接在电桥电路，当弹性体受力变形时，应变片电阻值发生相应变化，使电桥失去平衡，Usc≠0，电桥输出电压绝对值与传感器受力成正比。

惠斯登电桥具有很多优点，如抑制温度变化的影响，抑制干扰，补偿方便等。所以惠斯登电桥在电阻应变传感器中得到了广泛的应用。贴片方位和应变——应力换算1、单向应力状态2、双向应力状态,主应力方向已知3、应变花主应力计算公式应变花用于主应力方向大致知道的情况；

应变花用于主应力方向完全不知道的情况用于主应力方向大致知道的情况；应变花应变花应变花用于主应力方向完全不知道的情况第三节

应力集中的概念应力集中的概念

弹性力学中的一类问题﹐指物体中应力局部增高的现象﹐一般出现在物体形状急剧变化的地方﹐如缺口﹑孔洞﹑沟槽以及有刚性约束处。应力集中能使物体產生疲劳裂纹﹐也能使脆性材料製成的零件发生静载断裂。

应力集中现象度量——理论应力集中系数平均应力应力集中程度>1PPPPPP应力集中系数表面有缺陷的材料承受载荷时，设缺陷底部的最大应力为σmax,有缺陷时的平均应力为σ0，定义两者之比为应力集中系数α即平均应力应力集中程度>1有轴向槽的轴受拉、压或弯曲时，通常不会产生应力集中，即α=1，

有环状浅槽的轴受拉伸或弯曲时当圆轴的轴向和圆周方向都有浅槽时

ρ：曲率半径

t：槽深α：应力集中系数（1）有浅槽时的应力集中（2）无限平板上有椭圆孔时的应力集中ρ：x轴端部的曲率半径a，b：x，y轴长α：应力集中系数当a＝b或a＝ρ时，椭圆孔就成为圆孔α＝3．（3）窄板上有圆孔时的应力集中窄板上有一个圆孔时，拉伸和弯曲载荷产生的应力集中系数随孔径与窄板宽度之比的变化情况：如果板上有几个圆孔，各孔之间的间隔、孔径与应力集中系数的关系：

圆孔接近边缘程度与应力集中系数的关系应力集中的测量方法电测方法(见电阻应变计测量技术)﹑光弹性法﹑散斑干涉法﹑云纹法等实验手段均可测出物体的应力集中。近年来计算机和有限元法以及边界元法电阻应变计测量应力集中系数通过电测法只能测出应变，然后通过应力与应变的关系才能算出应力。在弹性体的设计过程中必须满足以下两项要求：

（1）贴片部位的应力（应变）应与被测力保持严格的对应关系；

（2）贴片部位应具有较高的应力（应变）水平。测量步骤一、选择测点位置和确定布片方案单向应力状态：一个工作片双向应力状态：主应力方向已知，二个工作片

主应力方向未知，三个工作片或者应变花二、选择应变片和测量仪器，检测应变片阻值三、现场测量的准备：应变片的安装、接线、防护和检查四、测量仪器的调试和加载测量五、作出测量报告：分析处理测量数据，将应变换算为应力；提交测试结论。应力集中的测试方法（1）外推法工程上常将3—5片应变计贴在需要测量应力集中的孔或槽附近，测量后再用公式推算，其结果一般都能够满足工程精度要求且计算方便．以用三片应变计的测量与计算为例，说明如下：例1已给sin0.32=0.314567,sin0.34=0.333487,sin0.36=0.352274,用抛物插值计算sin0.3367用抛物插值计算sin0.3367时，由公式（2.5）得

==0.330374sin0.3367=

拉格朗日插值

用EXCEL如何求解？（2）内插法（3）光弹性测试方法光弹性测试方法简称为光弹性法，它是测应力集中系数的最好方法之一。光弹性法测得的一张图样相当于无限多片应变计测得的结果。用有机玻璃按比例制作一轮齿模型．轮齿模型受力后，在光弹仪的单色光照射下，出现黑白相间的条纹，如图6—33所示．这些系统称为等差线，条纹图称为应力光图．由于齿轮右上角处的应力为零，令不产生应力的区域的条纹为0级．沿着齿边缘从右到左直至根部可相继地数出条纹2，4，6，…级．条纹的疏密与载荷的大小有关，亦即与模型中的应力大小和应力梯度有关．条纹越稀，应力变化越小；条纹越密，应力变化越大．所以，应力集中的部位，条纹密集．因此、对于条坟较密的地方(应力集中的部位)应予重视和注意．应力集中的降低工程上主要采取以下一些措施﹕表面强化﹕对材料表面作喷丸﹑滚压﹑氮化等处理﹐可以提高材料表面的疲劳强度﹔避免尖角﹕即把棱角改为过渡圆角﹐适当增大过渡圆弧的半径﹐效果更好﹔改善零件外形﹕曲率半径逐步变化的外形有利于降低应力集中系数﹐比较理想的办法是﹐采用流线型型线或双曲率型线﹐后者更便于在工程上应用﹔孔边局部加强﹕在孔边采用加强环或作局部加厚均可使应力集中系数下降﹐下降程度与孔的形状和大小﹑加强环的形状和大小以及载荷形式有关﹔适当选择开孔位置和方向﹕开孔的位置应尽量避开高应力区﹐并应避免因孔间相互影响而造成应力集中系数增高﹐对于椭圆孔﹐应使其长轴平行于外力的方向﹐这样可降低峰值应力﹔提高低应力区应力﹕减小零件在低应力区的厚度﹐或在低应力区增开缺口或圆孔﹐使应力由低应力区向高应力区的过渡趋于平缓﹔利用残余应力﹕在峰值应力超过屈服极限后卸载﹐就会产生残余应力﹐合理地利用残余应力也可降低应力集中系数第四节疲劳及测试疲劳的概念与材料的疲劳极限

疲劳构件在交变应力作用时的破坏，称为疲劳破坏，简称疲劳。

构件疲劳与在静应力作用下的破坏决然不同，有以下四个明显特征：1）破坏时的名义应力值远小于材料的静强度指标（σs

σb，τs，τb

）。2）构件需要经历一定次数的应力循环后才发生破坏，即破坏有一个过程。3）破坏是脆性断裂，没有明显的塑性变形。既使塑性很好的材料，也是如此。4）构件的同一破坏断面，明显划分成光亮区域与颗粒状的粗糙区域。关于疲劳的原因及过程的解释断裂力学的理论认为，微裂纹源是由于位错运动引起的。金属原子晶格的某些空穴、缺陷或错位，称之为位错。微观尺度的塑性变形就能引起位错在原子晶格间的运动，位错积聚在一起，便形成了微裂纹。微裂纹集结、贯通形成宏观裂纹，宏观裂纹在交变应力作用下继续扩展，致使构件有效截面逐渐减小，最终，经过一定次数应力循环后，在较低的应力水平下脆断，造成断面的颗粒状粗糙区域。由于应力是交变的，在扩展过程中裂纹表面相互挤压与研磨，致使扩展区域成光亮状。典型的疲劳断面照片

材料的疲劳极限与应力-寿命曲线

疲劳时应力远低于静载下材料的屈服强度或强度极限，因而屈服强度或强度极限已不能作为交变应力下的强度指标，需重新测定金属的疲劳强度指标。在同一循环特征r的交变应力下，循环次数N随交变应力的最大应力Smax的减小而增大，当Smax减小到某一数值时，N趋于无限大。材料经历无限次应力循环而不疲劳时的交变应力的最大应力，称为材料的疲劳极限，或称持久极限。材料的疲劳极限是材料本身所固有的性质，因循环特征r、试件变形的形式以及材料所处的环境等不同而不同，需疲劳试验测定。材料的疲劳极限用Sr

表示，即意味着对称循环下的是S-1，脉动循环下的是S0

，以此类推。材料的疲劳试验，首先要制备若干根光滑小试件（图15-9a），然后装卡到疲劳试验机上进行试验。图15-9b是对称循环弯曲变形疲劳试验机的示意图疲劳试验机试验过程将试件分成若干组，调整砝码，使每组试件承受一定载荷，各组承受的载荷由高到低，即应力水平由高到低。计数器会记录下第i组第

j根试件承受某一最大应力Smax而发生疲劳破坏时的旋转周数，即应力循环次数Nij

，又称寿命。每根试件的试验数据Smax与Nij在S-N坐标系中对应一点，将所有的试验点作数据处理后会得到如图15-10所示的曲线，称为应力-寿命曲线，简称

S-N曲线。应力-寿命曲线(

S-N曲线)

S-N曲线上任一点A的纵、横坐标分别用Smax

,A、NA表示，这表明在交变应力的最大应力为Smax

,A时，试件疲劳破坏前所经历的应力循环次数为NA。所以，称NA是最大应力为Smax

,A时的有限疲劳寿命；而称NA是有限疲劳寿命为Smax

,A时材料的条件疲劳极限。

S-N曲线有一条水平渐近线，该渐近线的纵坐标用S-1表示，即为材料对称循环下的疲劳极限。要“经历无限次应力循环”，这个试验是无法实现的。实际上人为地规定一个循环基数N0，若经历N0次应力循环而不破坏，即认为已满足了“经历无限次应力循环”这一条件。对于S-N曲线有水平渐近线的材料，如结构钢等，N0=107；而对于像铝合金等无水平渐近线的材料，N0=108。试验发现，钢材的疲劳极限σ-1与其强度极限σb之间有如下关系弯曲变形：

拉压变形：

扭转变形：作业1.应力集中2.疲劳，疲劳极限3.简述疲劳极限的测试过程4.光弹性测试应力集中的原理5.应力集中系数6.应力集中的测试方法（内插法）7.电阻应变片工作原理第五节残余应力及其测量残余应力的概念

通常讲，一个物体，在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下，其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。

按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法，内应力分为三类：

第Ⅰ类内应力是存在于材料的较大区域（很多晶粒）内，并在整个物体各个截面保持平衡的内应力。当一个物体的第Ⅰ类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时，物体会产生宏观的尺寸变化。

第Ⅱ类内应力是存在于较小范围（一个晶粒或晶粒内部的区域）的内应力。

第Ⅲ类内应力是存在于极小范围（几个原子间距）的内应力。在工程上通常所说的残余应力就是第Ⅰ类内应力。

金属材料在外力作用下发生塑性变形后会有残余应力出现!而只发生弹性变形时却不会产生残余应力.

金属在外力作用下的变形是不均匀的,有的部位变形量大,而有的部位小,它们相互之间又是互相牵连在一起的整体,这样在变形量不同的各部位之间就出现了一定的弹性应力-----当外力去除后这部分力仍然存在,就是所谓的残余应力.是在一定范围存在的弹性应力.金属残留在物体内的应力是由分子间力的取向不同导致的。外力撤销后，外力所造成的残余变形导致了残余应力。通常用热处理、时效处理来消除残余应力。残余应力的产生

在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：

1.不均匀的塑性变形；

2.不均匀的温度变化；

3.不均匀的相变。残余应力的作用

机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。

适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力，从而延长零件和构件使用寿命的因素；不适当的残余应力则会降低疲劳强度，产生应力腐蚀，失却尺寸精度，甚至导致变形、开裂等早期失效事故。残余应力的调整

针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力，有时还可以引入有益的残余压应力分布，这就是残余应力的调整问题。

通常调整残余应力的方法有：

1.加热，即回火处理,利用残余应力的热松弛效应消除或降低残余应力。

2.施加静载，使工件产生整体或局部、甚至微区的塑性变形，也可以调整工件的残余应力。例如大型压力容器，在焊接之后，在其内部加压，即所谓的“胀形”，使焊接接头发生微量塑性变形，以减小焊接残余应力。3.振动时效：在国际上，工业发达国家起始于上世纪50年代，我国从70年代研究和推广。振动消除应力主要特点：

（1）处理时间短；

（2）适用范围广；

（3）能源消耗少；

（4）设备投资小，操作简便。

4.锤击、喷丸、滚压等：喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化零件的手段，喷丸的同时也改变了表面残余应力状态和分布，而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。？

热时效是将工件加热、保温、冷却，消除工件内应力，一般情况下每炉工件加热时间为16小时，保温、冷却时间为8小时，能耗大。

振动时效工艺是通过专用的激振设备使工件产生振动，振动产生的动应力与工件内部原有的残留应力相叠加，达到均化内应力，减少工件变形的效果，其耗能设备仅为振动机械（电机），且一般处理一个工件仅需30分钟左右，时间短、能耗小。

振动时效处理现场图喷丸处理喷丸又分为喷丸和喷砂。喷丸还用于提高表面硬度和降低表面粗糙度喷丸处理一般应用在汽车的弹簧钢板的加工上.是为了减少被加工材料的塑性变形.喷丸强化分为一般喷丸和应力喷丸.一般处理时,钢板在自由状态下,用高速钢丸打击钢板的里面,使其表面产生预压应力.以减少工作中钢板表面的拉应力,增加使用寿命.应力喷丸处理是将钢板在一定的作用力下的预先弯曲,然后进行喷丸处理.喷丸除锈的原理与应用:

1.原理:以压缩空气带动铁丸通过专门工具,高速喷射于金属表面,利用铁丸的冲击和摩擦作用,清除金属表面的铁锈及其他污染,并得到有一定粗糙度的,显露金属本色的表面.

2.应用:为了提高防护层的结合力.喷丸硬化原理与应用:

1.原理:将淬硬钢丸以压缩空气喷出或离心式喷丸机借离心力甩到金属表面,利用钢丸对金属表面的冲击作用使零件表面硬化.

钢丸冲击金属表面:第一使零件表面生成0.1-0.4mm深的硬化层,增加零件表面对塑性变形和断裂的抵抗能力,并使表层产生压应力,提高其疲劳强度;第二使零件表面上的缺陷和由于机械加工所带来的损伤减少,从而降低应力集中.

2.应用:用在承受交变应力下工作的零件喷丸处理后可以大大提高其疲劳强度,使寿命提高几倍.残余应力的测量方法

残余应力的测量方法可以分为有损和无损两大类。

有损测试方法就是应力释放法，也可以称为机械的方法；无损方法就是物理的方法。

机械方法目前用得最多的是切割法和套环法，钻孔法（盲孔法）等。

物理方法中用得最多的是X射线衍射法，其它主要物理方法还有中子衍射法、磁性法和超声法。X射线衍射法X射线衍射法依据X射线衍射原理，即布拉格定律。布拉格定律把宏观上可以准确测定的衍射角同材料中的晶面间距建立确定的关系。材料中的应力所对应的弹性应变必然表征为晶面间距的相对变化。当材料中有应力σ存在时，其晶面间距d必然随晶面与应力相对取向的不同而有所变化，按照布拉格定律，衍射角2θ也会相应改变。因此有可能通过测量衍射角2θ随晶面取向不同而发生的变化来求得应力σ。该法可以在实验室进行研究，可且可以应用到各种实际工件，包括大型工件的现场测量。

磁性法

磁性法测量残余应力是利用铁磁材料的压磁效应。即在应力作用下。铁磁材料的各方向上的导磁率发生不同的变化，从而产生磁各向异性。通过对导磁率变化的测定来确定残余应力的方法。

切割法切割法：在欲测部位划线：划出20m