材料科学研究：宏观应力分析课件.pptx

1、宏观应力分析材料研究方法 课程内容一一内应力的产生、分类及其衍射效应宏观应力的测定原理宏观应力的测定方法应力常数K的确定二二三三四四一、内应力的产生、分类及其衍射效应第一类内应力：在较大范围内存在并保持平衡着的应力。释放之，体积或形状发生变化。衍射效应：衍射峰位同一方向漂移X射线仪测量的理论基础漂移值。第二类内应力：在数个晶粒范围内存在并保持平衡着的应力。释放之，有时也会引宏观体积或形状发生变化。衍射效应：衍射峰漫散宽化。X射线测量的理论基础宽化值。第三类内应力：在若干个原子范围存在并平衡着的应力。释放之，不会引起宏观体积和形状的改变。衍射效应：衍射强度下降。一、内应力的产生、分类及其衍射效应

2、衍射方向样品表面法线方向N入射方向所测晶面法线方向N0O测量平面：NON衍射平面：入射O衍射同倾：测量平面与衍射平面共面侧倾：测量平面与衍射平面垂直NN二、宏观应力的测定原理宏观应力较大范围内引起均匀变形产生均匀应变使不同晶粒中的衍射面HKL的面间距同增或同减由布拉格方程2dsin=2变化，残余应力愈大，衍射线峰位位移量就愈大。峰位位移量 宏观应力 X射线衍射法就是通过建立衍射峰位的位移量与宏观应力之间的关系来测定宏观应力的。1）分别测定工件有宏观应力和无宏观应力时的衍射花样；2）分别定出衍射峰位，获得同一衍射晶面所对应衍射峰的位移量；3）通过布拉格方程的微分式求得该衍射面间距的弹性应变量；4

3、）由应变与应力的关系求出宏观应力的大小。具体测定步骤：二、宏观应力的测定原理两假设：1）单元体表面无剪切应力2）所测应力为平面应力 平面应力，30，简化为：二、宏观应力的测定原理323222121323222121由弹性力学可得：cossin1sinsin23cos)()sincos)(1(sin2122212EE90o123cossin0由于考虑的是平面应力，此时、得：sincos2221)(1)(1)(1213313223211EEE)(111213122211EEE平面应力，故30二、宏观应力的测定原理)()1(sin212EE得：sin2E1sin2两边对偏导得：ddd00ctgdd1

4、8022218022180)(0000ctgctgctgdd二、宏观应力的测定原理002(22)2 1sin180Ectg（）02(2)2 1180sinEctg（）021180EKctg（）2(2)sinM设则MK 显然，K恒小于零，所以当M0时，0此时衍射角增加，面间距减小，表现为压应力；反之，M0时，面间距增加，表现为拉应力。三、宏观应力的测定方法 两种:X射线衍射仪法和X射线应力仪法1 1X X射线衍射仪法（固定法，固定一值后，扫描过程 不变）sin22宏观应力的测定关键在于确定M值，即获得直线的斜率.如何获得该直线呢？采用作图法:两点法和多点法两种1）0-45两点法：即0、45，分别

5、测定2，求得M值。2）多点法或sin2法：即取0、15、30、45等，分别测定各自对应的衍射角2，运用线性回归法求得M值。45sin220sin45sin22sin)2(sin)2(Mo2o2o222045045oooo 两点：三、宏观应力的测定方法 22）Sin法22111224112sin2sin(sin)siniinnniiiiinniiiinMn三、宏观应力的测定方法 RN，N=0SF22测角仪圆聚焦圆90-90-RNDSFNR聚焦圆测角仪圆90-90-90-+Rsin()sin()DR当计数器位于聚焦圆上时，其强度才高，为此需径向移动计数器三、宏观应力的测定方法 2X射线应力仪法（固定 0）具体测定时同样也有0-45两点法和多点法两种 sin202218090 两点法a）00（b）04545459013590四、应力常数K的确定单向拉伸实验进行EKEK211sin22sin0-021180EKctg（）0EE 时，sin=0即)()1(sin212EE单向拉伸，故12221sincos0，EE)1(sin2