关于X射线应力测定法介绍

[拼音]：X shexian yingli cedingfa

[外文]：X-ray method for stress measurement

实验应力分析方法的一种。 它是利用X射线穿透金属晶格时发生衍射的原理，测量金属材料或构件的表面层由于晶格间距变化所产生的应变，从而算出应力的一种实验方法。它可以无损地测量构件中的应力或残余应力，特别适宜于测量薄层和裂纹尖端的应力分布。它是检验产品质量，研究材料强度，选用较佳工艺的一种重要手段。

平行相干的X射线射到金属结晶表面时，会发生衍射（图1）。

描述X射线衍射现象的布喇格公式为：

nλ＝2ssinθ， (1)通常取衍射级数n为1。因此，可通过测量衍射角的变化来确定晶格间距s的变化。

当测定图2所示构件上一点O在x方向的表面应力σx时，须在与试件表面法线z成角度ψ0的方向上射入一束波长为λ的X射线。在各向同性材料的均匀d性变形条件下，有如下的关系：

， (2)

式中E和ν分别为材料的d性模量和泊松比；ε为ψ方向的应变；θ为法线取OP方向的特定晶格面的X射线衍射角；θ0为材料无应力状态时的衍射角。

测定应力时，通常只要测量4～5个具有不同入射角(一般取0°、15°、30°、45°、60°)的X射线的衍射角，作出2θ-sin2ψ曲线，用最小二乘法求出斜率，就可确定σx。 这就是用X射线测定应力的基本方法──sin2ψ法，其精度较高。此外，还有0°-45°法、单一倾斜法等。

实际测量曾经先后采用过照相法（由底片记录衍射环半径）和计数管法（由计数管记录衍射角，见图3），接收、记录X射线的衍射。如用电子计数器记录宽大衍射条纹的峰值强度位置时，可采用较精确的重心法和常用的半高法等。

用X射线测定应力，其精度受到许多因素的影响，如被测试件材料的结构、晶粒的粗细程度、衍射面的选择、X射线的波长、采用的测量方法、 被测试件表面的平滑度和处理情况等。70年代开始使用的，多缝平行光阑的平行光束X射线应力测定仪，具有限制X射线入射和衍射光束的水平发散度的效能，提高了测量的精度。X射线测定应力的精度，已能达到±(1～2)千克力/毫米2。

为了适应工业现场实测和各种结构材料的不同性能以及大型构件的应力测定的需要，当前的研究工作主要是实现测试工作标准化，提高测试精度和测试效率。以及采用双X射线管、双计数管，和配用电子计算机进行数据处理和程序控制的X射线应力测定系统。