第1章 内应力概述

1.1内应力及其由来

1.1.1内应力的定义

1.1.2内应力的起源

1.1.3内应力产生的根本原因

1.2应力状态分类和应力-应变间的基本关系式

1.2.1三轴应力

1.2.2平面应力

1.2.3单轴应力

1.2.4主应力状态

1.3内应力的宏观应力和微观应力

1.3.1第Ⅰ类内应力

1.3.2第Ⅱ类内应力

1.3.3第Ⅲ类内应力

1.4内应力对材料和部件性能的影响

1.4.1内应力对静态强度的影响

1.4.2内应力对疲劳性能的影响

1.4.3内应力对脆性破坏和应力腐蚀开裂的影响

1.5测定应力的方法

1.5.1有损测定法

1.5.2磁性应力测定法

1.5.3超声波应力测定法

1.5.4应力衍射测定法

1.5.5几种应力测定方法的比较

1.6用衍射法测定应力的历史发展

1.7内应力的去除和调整

参考文献

第2章 晶体学基础、射线源和衍射原理

2.1晶体学基础

2.1.1点阵概念

2.1.2晶胞、晶系

2.1.3点阵类型

2.2实验室X射线源

2.3同步辐射X射线源

2.3.1同步辐射光源的原理

2.3.2同步辐射光源的主要特征

2.4中子射线源

2.4.1稳态反应堆中子源

2.4.2 脉冲中子源

2.4.3三种源的比较

2.5射线衍射线束方位——劳厄方程和布拉格公式

2.5.1劳厄方程

2.5.2布拉格公式

2.6多晶体的衍射强度

2.6.1 X射线和中子衍射强度公式

2.6.2三种结构因子的比较和其中原子位置参数

参考文献

第3章 宏观内应力衍射测定的一般原理和方法

3.1应力衍射测定概述

3.1.1应力衍射测量的出发点

3.1.2衍射应力分析的参考坐标系

3.1.3一般情况下ε？？的表达式

3.2应变的测量原理和衍射几何

3.2.1一般的X射线衍射

3.2.2掠入射X射线衍射

3.3宏观应力测定的基本方法

3.3.1宏观内应力测量的同倾法

3.3.2 宏观内应力测量的侧倾法

3.3.3 ？旋转和？旋转的实质

3.4单轴应力的测定原理和方法

3.5平面应力的测定

3.5.1 0°-45°法

3.5.2 sin 2？法

3.6三维应力的测定

3.6.1三维应力状态下应力分量和ε？？～sin2？图

3.6.2 求三维应力状态的主应力

3.6.3求全部应力分量

3.7无应力状态的晶面间距d0测量及与厚度方向σ33的关系

3.7.1无应力-应变方向？*的d0（？*）值

3.7.2实验测定无应力状态的d0

3.8 X射线残余应力的层析扫描测定

3.8.1 X射线残余应力层析扫描测定原理及装置

3.8.2三维应力计算的自我控制机制及程序设计

3.8.3残余应力X射线层析扫描测定方法的程序设计

3.9二维衍射测定残余应变的方法

3.9.1用2D-XRD测量应力的基本方程

3.9.2二维方程与普通方程间的关系

3.9.3双轴应力状态

3.9.4真实无应力点阵的晶面间距d0

3.9.5各向异性因子

3.10残余应力构图的测绘

参考文献

第4章 宏观应力衍射测定的设备和装置

4.1一般的二圆（三圆）衍射仪

4.1.1现代X射线粉末衍射仪的结构

4.1.2衍射仪的扫描模式

4.1.3粉末衍射仪的工作模式

4.1.4利用二圆衍射仪进行应变测量有关问题的讨论

4.2 X射线应力测定仪

4.2.1应力测定仪的设计要求

4.2.2 应力测定仪的结构和特点

4.2.3国产X射线应力测定仪

4.2.4国外X射线应力测定仪

4.3同步辐射X射线应力测定设备——六圆衍射仪

4.4中子衍射法应变测定装置

参考文献

第5章 宏观弹性各向同性材料应力状态分析技术

5.1弹性各向同性试样中的sin2？定律

5.2宏观弹性各向同性试样和弹性各向异性试样

5.3单个hkl反射方法

5.3.1单个hkl反射中的sin2？-sin2？方法：三轴应力状态分析

5.3.2单个hkl反射中sin2？方法：三轴主应力状态分析

5.3.3单个hkl反射中sin2？方法：两轴应力状态分析

5.3.4单个hkl反射中sin2？方法：两轴主应力状态分析

5.3.5单个hkl反射中sin2？方法：旋转对称两轴应力状态分析

5.3.6单个hkl反射中sin2？方法：单轴应力状态分析

5.3.7单个hkl反射中？积分法：三轴应力状态分析

5.3.8单个hkl反射中cos2？法：双轴应力状态分析

5.4多重hkl反射法

5.4.1多重hkl反射中g（？；hkl）方法：双轴应力状态分析

5.4.2多重hkl反射中f（？；hkl）方法：旋转对称双轴应力状态分析

5.5任何应力状态的一般最小二乘方分析

5.6所描述方法的注释和评论

5.6.1从测得的点阵间距计算点阵应变

5.6.2所描述各种方法的特点

5.6.3对掠入射衍射有利的方法

5.7张量计算的？角倾斜Dolle-Hauk方法

5.8衍射（X射线）弹性常数的测定

5.8.1在平面应力状态下测定

5.8.2在单轴应力状态下测定

参考文献

第6章 宏观弹性各向异性试样应力状态分析技术

6.1衍射（X射线）应力因子

6.2宏观弹性各向异性试样任何应力状态的一般最小二乘方分析

6.2.1例1：单轴负载冷轧铁钢带深度绘图

6.2.2例2：显示各向异性晶粒交互作用的织构薄铜层

6.3织构宏观弹性各向异性试样的特殊方法——微晶群方法

6.3.1微晶群方法

6.3.2例子

6.4晶粒交互作用模型

6.4.1 Voigt模型

6.4.2 Reuss模型

6.4.3 Eshelby-Kroner模型

6.4.4 Vook-Witt模型和反Vook-Witt模型

6.4.5有效晶粒交互作用模型

6.4.6各种晶粒交互作用模型的比较

6.5晶粒交互作用模型模拟实例和试样实例

6.5.1基于各种晶粒交互作用模型衍射应变模拟

6.5.2实验实例

6.6单晶体的应力测定

6.6.1单晶体的应力测定原理

6.6.2三轴应力的测定

6.6.3二轴应力的测定

6.6.4单晶体应力测定的例子——Al单晶的内应力测定

6.7织构样品的应力测定

6.7.1一般讨论

6.7.2织构试样应力测定原理和方法

6.8薄膜和表面宏观应力的衍射测定

参考文献

第7章 应变衍射测量实验技术和误差

7.1应变衍射测量的对象和要求

7.1.1测定对象

7.1.2试样表面状态的影响

7.1.3试样形状对应力测定的影响

7.1.4试样晶粒大小的影响

7.1.5材料组织结构的影响

7.1.6测点位置设定

7.2测量参数选择和设置

7.2.1 ？和？角设置

7.2.2辐射波长与衍射晶面

7.3衍射峰位的测量

7.3.1测定衍射峰位的方法

7.3.2各种测定峰位的比较

7.4应力测定中的误差

7.4.1应力测定与衍射晶面的选择有关的误差

7.4.2峰位测定引入的误差

7.5残余应力分析中的仪器误差

7.5.1由光束光学引起的误差

7.5.2仪器调整引起的误差

7.6应力的统计误差

7.6.1 sin2？技术

7.6.2双倾斜技术

7.6.3三轴应力分析

7.7 X射线弹性常数的统计误差

7.8复杂形状样品的应力测定

7.8.1曲面切向残余应力的测定

7.8.2曲面轴向残余应力的测定

7.8.3小半径缺口件的残余应力测定

7.8.4复杂形状部件残余应力测定实例——曲轴圆角的残余应力测定

7.9多相材料中第11类应力对第1类应力测定的影响

参考文献

第8章 微观应力和相关衍射宽化效应的线形分析

8.1谱线线形的卷积关系

8.2晶粒度宽化和微应变宽化

8.2.1 X射线衍射晶粒度宽化效应——谢乐公式

8.2.2微观应变引起的宽化

8.3分离微晶和微观应力宽化效应的各种方法

8.3.1 Fourier级数法

8.3.2方差分解法

8.3.3近似函数法

8.3.4前述几种方法的比较

8.4堆垛层错引起的X射线衍射效应

8.4.1密堆六方的堆垛层错效应

8.4.2面心立方的堆垛层错效应

8.4.3体心立方的堆垛层错效应

8.5分离密堆六方ZnO中微晶-层错宽化效应的Langford方法

8.6分离XRD线宽多重化宽化效应的最小二乘方法

8.6.1分离微晶和微观应力宽化效应的最小二乘方法

8.6.2分离微晶-层错XRD线宽化效应的最小二乘方法

8.6.3分离微应力-层错二重宽化效应的最小二乘方法

8.6.4微晶-微应力-层错三重宽化效应的最小二乘方法

8.6.5系列计算程序的结构

8.7面心立方纳米材料NiO的制备和表征中微结构的研究

8.8体心立方结构V-Ti合金在储放氢中的微结构研究

8.9生产态β-Ni（OH）2中的微结构的研究

8.10 Mg-Al合金中的微结构研究

8.11作图法与最小二乘法的比较

参考文献

第9章 形变金属材料中的位错和微结构宽化的线形分析

9.1 Fourier方法和改进的Williamson-Hall方法

9.1.1 Williamson公式和改进的Williamson-Hall方法

9.1.2用Fourier方法测定位错密度

9.1.3球磨α-铁粉中的晶粒大小和位错密度测定

9.2测定多晶样品位错的王煜明方法

9.2.1基本原理

9.2.2实例的试样和实验

9.2.3实例的结果和讨论

9.3位错宽化的确定

9.4位错的比对因子Chkl

9.4.1位错的比对因子Chkl的计算

9.4.2测定位错的位移场

9.5比对因子Chkl的计算

9.5.1 FCC材料的Chkl值

9.5.2 BCC材料的Chkl值

9.6由半高宽求解晶粒大小和位错密度

9.7由半高宽求解晶粒大小、位错密度和层错概率

9.8用最小二乘方法测定位错密度实例——球磨铁粉末的晶粒大小和位错密度

9.9 Voigt的单线分析法

参考文献

第10章 机械加工和表面处理残余应力分析

10.1切削加工的残余应力

10.2磨削加工的残余应力

10.3棒材因拉拔、挤压所产生的残余应力

10.4拉拔圆管产生的残余应力

10.5冷轧产生的残余应力

10.5.1冷轧产生残余应力的一些例子

10.5.2轧制板材残余应力分析的发展趋势

10.6表面淬火处理的残余应力

10.7渗碳层和渗氮层中的残余应力

10.7.1渗碳层中的残余应力

10.7.2渗氮层中的残余应力

10.8硬质合金后处理过程中残余应力

10.9 ZrO2热障涂层残余应力分析

10.10电镀产生的应力

参考文献

第11章 焊接残余应力测定和对策

11.1引言

11.1.1焊接方法分类

11.1.2 焊接残余应力的分类

11.1.3焊接残余应力对结构性能的影响及其成因

11.1.4用于焊接应力测定方法

11.2平板焊接残余应力测定的若干例子

11.2.1薄板焊接和厚板焊接

11.2.2厚板焊接表面应力测定实例

11.2.3 35CrMnSi钢平板电子束焊接残余应力的分析

11.2.4对接焊铝板残余应力分析

11.3钢管道焊接残余应力分析和点焊的残余应力分析

11.3.1钢管道焊接残余应力分析

11.3.2 点焊产生的残余应力

11.4焊接应力分布等应力线图

11.5控制和消除焊接残余应力的方法

11.5.1控制焊接残余应力的方法

11.5.2消除焊接残余应力的方法

11.6焊接残余应力研究的发展方向

参考文献

第12章 材料和部件的表层喷丸残余应力

12.1喷丸及其对材料性能的影响

12.1.1喷丸工艺

12.1.2喷丸对性能的影响

12.1.3喷丸工艺适用的领域

12.2喷丸应力的模型数值模拟

12.2.1有限元法综述

12.2.2 ANSYS简介

12.2.3 ANSYS/LS-DYNA简介

12.2.4 ANSYS一般求解步骤

12.2.5喷丸工艺的有限元模拟

12.3数值模拟实例——各向异性材料喷丸应力的模型数值模拟

12.3.1喷丸模型的建立

12.3.2残余应力随层深和取向的变化

12.3.3覆盖率对喷丸残余应力场的影响

12.3.4不同材质弹丸材料对喷丸残余应力的影响

12.3.5弹丸大小对残余应力场的影响

12.3.6喷丸速度对残余应力场的影响

12.4镍基合金单晶喷丸应力的测定

12.4.1镍基合金单晶及其应用

12.4.2应力测定方法

12.4.3测量结果和分析

12.5 TiB2/Al复合材料喷丸应力及其松弛的研究

12.5.1 TiB2/Al复合材料喷丸应力的测定

12.5.2 TiB2/Al复合材料喷丸应力的松弛研究

12.6 Ti基合金喷丸应力的测定

12.6.1 TC4钛合金的喷丸应力

12.6.2 TC4-DT钛合金喷丸残余应力场及其热松弛行为

12.6.3 TC18钛合金的喷丸应力

12.7喷丸汽轮机叶片残余内应力

12.8 18Cr2Ni4WA钢齿轮表面喷丸应力

12.8.1喷丸工艺

12.8.2宏观应力和微观应力分布

12.8.3喷丸层残余奥氏体含量及其分布

12.8.4结论

12.9表面喷丸宏观应力分析小结

参考文献

第13章 表面喷丸材料的微结构

13.1 TiB2/Al复合材料喷丸的残余应力和微结构

13.1.1衍射线形宽化效应

13.1.2喷丸宏观应力与晶粒细化及位错密度的关系

13.2复相钢DSS S32205喷丸的微结构效应

13.2.1喷丸复相钢DSS S32205及退火后的结构变化和线条宽化

13.2.2喷丸复相钢DSS及退火后的残余应力、微观应变和位错

13.2.3喷丸复相钢DSS退火后的残余应力松弛和微结构回复

13.3 TC4和（TiB+TiC）/TC4材料的喷丸的晶粒细化和位错

13.3.1 Ti6A14V衍射线条的宽化效应

13.3.2 Ti6A14V晶块尺度和位错效应

13.4喷丸S30432奥氏体微结构的稳定性

13.5激光硬化17-4PH钢的喷丸的微结构

参考文献

第14章 绿色二次电池脱嵌应力分析和导电机制

14.1 MH/Ni电池充放电过程的脱嵌应力和导电机制研究

14.1.1正极活性材料的物相鉴定

14.1.2 β-Ni（OH）2的宏观应力

14.1.3在充放电过程中β-Ni（OH）2微观应变和精细结构的变化

14.1.4在充放电过程中负极活性材料AB5储氢合金的分析

14.1.5 β-Ni（OH）2在充放电过程中的行为

14.1.6 AB5材料在充放电过程的行为

14.1.7充放电过程的导电物理机制

14.2 2H-石墨/LiCoO2电池充放电过程的应变分析和导电机制

14.2.1正极活性材料LiCoO2在电池充放电过程的相分析

14.2.2 LiCoO2在电池充放电过程宏观应变和微观应变的变化

14.2.3电池充放电过程负极活性材料相分析

14.2.4电池充放电过程石墨中宏观应变的变化

14.2.5电池充放电过程石墨中的微观应变和堆垛无序

14.2.6 LiCoO2在充放电过程中Li的脱嵌机制

14.2.7石墨在充放电过程中Li的脱嵌机制

14.2.8石墨/LiCoO2锂离子电池在充放电过程中导电的物理机制

14.3经活化石墨/LiFePO4电池充放电的实验研究

14.3.1经活化电池的充放电过程正极活性材料物相鉴定

14.3.2充放电过程正极活性材料的物相的定量分析——充放电的非对称性研究

14.3.3经活化电池的充放电过程负极活性材料结构演变

14.4未经成化2H-石墨/LiFePO4电池的充电过程的研究结果

14.5 2H-石墨/LiFePO4电池中锂的脱嵌机理和导电机制

14.5.1正极活性材料LiFePO4在充放电过程中相变特征和Li的脱嵌机理

14.5.2负极活性材料在充放电过程中的行为

14.5.3 2H-石墨/LiFePO4电池的导电机制

参考文献

附录1 应力相关单位制及其转换

附录2 常用材料的杨氏模量、泊松比v、Shkl2/2和Shkl1

附录3 FCC晶体的位错比对因子

附录4 BCC晶体的位错比对因子