云紋干涉法測(cè)量殘余應(yīng)力的研究現(xiàn)狀

鄧新，邱長(zhǎng)軍

（南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421000）

0 引言

大部分零件在加工制造過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力[1]。殘余應(yīng)力是指外力或溫度場(chǎng)等外作用場(chǎng)完全消失后留在物體內(nèi)自相平衡的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)構(gòu)件力學(xué)性能有著顯著的影響[2]。殘余應(yīng)力測(cè)量可以分為非破壞性技術(shù)和破壞性技術(shù)。非破壞性方法在測(cè)量時(shí)不需要破壞工件，例如X射線衍射法、中子衍射法、拉曼光譜法和納米壓痕技術(shù)等方法。一些最普遍的破壞技術(shù)是鉆孔法、環(huán)芯法、剝層法、輪廓法和裂紋柔度法等。

云紋干涉法是一種重要的光學(xué)方法，是過(guò)去幾十年來(lái)用于應(yīng)力分析的光學(xué)方法中最重要的進(jìn)步之一，具有準(zhǔn)確性高、靈敏度高、分辨率高、成本低和標(biāo)本制備方便等優(yōu)勢(shì)。與有損方法相結(jié)合，可以準(zhǔn)確獲得試樣殘余應(yīng)力釋放后的變形場(chǎng)[3]，在復(fù)合材料、生物力學(xué)、斷裂力學(xué)等方面成功應(yīng)用，是一種非常具有應(yīng)用前景的光學(xué)測(cè)量方法。

1 云紋干涉法的基本原理

云紋干涉法原理如圖1所示，自單個(gè)相干激光源的光被分成兩束，以圖示的A和B照射樣品表面。

圖1 云紋干涉法原理圖

由精細(xì)線條組成的衍射光柵，直接復(fù)制或制作在樣品表面。光束的衍射產(chǎn)生了一個(gè)“虛擬光柵”，給出了由明暗線組成的干涉條紋。笛卡爾坐標(biāo)系中x和y方向的位移分量可表示為：

式中：f為樣品光柵的頻率；Nx為u場(chǎng)的等位移條紋級(jí)數(shù)；Ny為v場(chǎng)的等位移條紋級(jí)數(shù)。

位移產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變分量為：

2 云紋干涉法測(cè)量材料殘余應(yīng)力的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，云紋干涉法測(cè)量殘余應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步?！?br>