什么是残余应力？
残余应力是指在消除外力或不均匀的温度场等作用后仍保留在物体内部自相平衡的内应力。机械加工、热加工和化学处理等工艺中的不均匀变形、塑性形变或者相变都可能引起残余应力。有害的残余应会降低材料的疲劳寿命和强度，增加裂纹扩展和断裂风险，从而影响结构的安全性和可靠性。
轮廓法（介绍）
轮廓法（Contour Method）是由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）的研究工程师Prime于2000年在第六届国际残余应力会议上首次提出。该方法通过慢走丝等手段切割样品，测量由切割所引起的应力释放所导致的轮廓变形，从而计算得出切割前测试面的残余应力。轮廓法作为一种理论简单、测量精度高的残余应力表征手段，广泛应用于航空航天、核电、能源化工等领域。轮廓法测量对样品材料组织结构不敏感，且不受样品形状和尺寸限制，测量深度一般为1 mm~1 m。现阶段，轮廓法没有国家标准，仅有团体标准（T/CISA 063-2020-东莞材料基因高等理工研究）。
如图所示，目前研究将轮廓法与中子衍射、X射线衍射、裂纹柔度以及钻孔法等应力测量手段进行对比，证明了其有很好的准确性和可靠性。
图1 轮廓法与中子衍射、X射线衍射以及裂纹柔度法的结果对比
轮廓法优点（和其它方法进行对比）
轮廓法作为一种优秀的残余应力表征手段具有以下优点：
全场应力分布
如图所示为X80钢焊接管道爆炸处理前后应力对比，该案例使用轮廓法对带有焊焊缝位置进行测试，提供高分辨率的二维平面内残余应力的全场分布。相比于点测量方法（如X射线衍射或中子衍射），它可以直观展示整个测量平面的应力分布，便于研究应力集中区域或应力梯度变化。
图2 X80焊接管爆炸处理前后应力对比
适用于大尺寸和复杂几何形状
轮廓法对于大型工件和复杂几何形状非常有效，特别是传统方法难以进行残余应力测量的场合。即使是大型结构件或非对称形状的工件，也可以通过选择合适的切割面来进行应力分析，如图所示为轮廓法测量定向凝固镍基高温合金单晶叶片内部残余应力分布，该样品由于形状较为复杂不适合中子衍射、XRD以及钻孔法等测量方法。
材料限制较少
轮廓法几乎适用于任何固体材料，包括金属、合金、陶瓷和复合材料。由于该方法仅依赖于机械切割与形变测量，不会受到材料类型的限制，适用范围广泛。
图4 轮廓法实验流程
结果可与有限元分析结合
轮廓法的实验数据可以与有限元模拟结合，通过反向有限元分析进一步优化应力场的计算与验证。这种结合能提高应力结果的精度，并帮助更好地理解残余应力的来源与分布规律。
图5 轮廓法测量与仿真结果对比返回搜狐，查看更多
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