便攜式壓痕儀測殘余應(yīng)力方式是有上世紀(jì)九十年代開始出現(xiàn)的壓痕測殘余應(yīng)力逐漸演變到如今這種更便捷的方式。針對于他的發(fā)源和發(fā)展過程我們將進(jìn)行詳細(xì)的解釋和科普。
早在1996年，國外科學(xué)家對A18009合金進(jìn)行了一系列的壓痕實(shí)驗(yàn)，利用載荷-衛(wèi)衣曲線和壓痕形狀，研究材料所受的表面應(yīng)力對壓痕塑性的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)材料受拉應(yīng)力時(shí)，壓頭使材料表面產(chǎn)生的壓痕顯然要比不收殘余應(yīng)力時(shí)的要大，當(dāng)受壓應(yīng)力時(shí)，壓痕又要比不受殘余應(yīng)力時(shí)要小。因此，可以認(rèn)為顯微硬度和殘余應(yīng)力場之間存在一定的關(guān)系，只要定量求出這個(gè)關(guān)系，就可以用顯微硬度來計(jì)算材料的殘余應(yīng)力。
1998年，Suresh和Giannakopoulos研究了如何用尖壓頭測量殘余應(yīng)力的方法。在他們的模型中，殘余應(yīng)力為二等軸分布，深度方向?yàn)榫?。研究表明采用有殘余?yīng)力時(shí)和無殘余應(yīng)力時(shí)的接觸面積之比可以確定殘余應(yīng)力。Chen等人使用量綱分析，通過大量的有限元仿真來研究平面二等軸殘余應(yīng)力對測量塊體材料或涂層的硬度和剛度的影響。研究發(fā)現(xiàn)，接觸剛度、硬度和壓痕功對于殘余應(yīng)力比較敏感，特別是具有較高屈服應(yīng)變的材料，塑性堆積或彈性沉陷和壓痕功對殘余應(yīng)力非常敏感。Yan等人采用量綱分析，研究了三種壓痕實(shí)驗(yàn)，基于大量的有限元仿真，分析了壓痕影響。在方振中，采用特征應(yīng)變，是的不同材料的壓痕試驗(yàn)的響應(yīng)只與E/ok相關(guān)，但ok與殘余應(yīng)力相關(guān)。在一直四個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，其他兩個(gè)就可以計(jì)算出來。Lee采用Vickers壓頭，對API X65鋼進(jìn)行壓痕試驗(yàn)。采用特制夾具來施加預(yù)應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)表明，純剪應(yīng)力對p-&曲線無影響。當(dāng)殘余應(yīng)力接近屈服強(qiáng)度，采用壓痕法能很容易測量殘余應(yīng)力。Choi對摩擦焊試樣API X80進(jìn)行了殘余應(yīng)力測試。假定等軸在表面附近是均布，用250微米球形壓頭進(jìn)行壓痕試驗(yàn)，根據(jù)Lee提出的計(jì)算公式計(jì)算殘余應(yīng)力，并與X射線衍射儀測得的殘余應(yīng)力進(jìn)行對比。所得的殘余應(yīng)力在數(shù)值上有輕微差別，但趨勢完全一致。
