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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