剝層法屬于機械釋放法，多用于金屬材料內部的殘余應力測量，此方法測量時需將被測點周圍的金屬材料完全切割下來，使得殘余應力在每層切割后得到釋放并使材料產生變形，用應變片測出微應變，再利用力學公式算出殘余應力。

為了了解金屬材料的殘余應力對加工過程產生的影響，須對材料內部殘余應力的大小和分布狀況進行測量。因此我們需要研究其內部的殘余應力分布規(guī)律。本文使用剝層法對LD10鍛造鋁合金材料內部的殘余應力分布進行了試驗研究。這種方法應變釋放率高，測量結果比較準確，并且可以測量出殘余應力沿深度方向的變化。

殘余應力測量原理

如果構件的殘余應力為單向應力狀態(tài)，在需要測量處沿著殘余應力方向粘貼應變片，切除一層材料后，測出此點應變，然后用胡克定律計算出相應方向的殘余應力為：

σ=Eε  （1）

如果試件不是單向應力狀態(tài)，需要測定試件X、Y兩個方向的殘余應力時，那么沿X和Y兩個方向粘貼應變片，切割工件后，測出兩個方向的應變εx和εy，然后按下式計算出殘余應力的大小和方向。

     （2）

本試驗在每個測量點的X和Y兩個方向都粘貼應變片，每層切削完應變片周圍的材料，記錄下本層測量點處兩個方向的應變ε_x，ε_y，換算出殘余應力σ_x和σ_y。然后再重新粘貼應變片測量下一場數據，每層測量間隔4mm，直至測量深度達到試件中面。根據鍛造的工藝條件，測量之前做出如下假設：假定殘余應力在平行于中性面的任一平面內分布不均勻，并且隨厚度變化，但是其分布規(guī)律沿中性面對稱分布，因此在試驗中，需要切除一半深度的材料，由對稱性即可獲得整個的殘余應力分布規(guī)律。

試驗材料及所需儀器

材料選用自由鍛造成形的LD10鋁合金鍛件，是一種高強度鋁合金，從鍛件中切取240mm*200mm*120mm的試件。

本試驗在XK7132數控銑床上進行，該數控銑床主軸的*高轉速為3000r/min，功率為2.2KW，*大進給速度為4m/min。切削參數：主軸轉速v=2000r/min，進給速度為f=200mm/min，軸向切深為2mn，徑向切深為6mm。為測量LD10鍛造鋁合金試件在試驗當中的微應變，采用JHYC靜態(tài)應變儀，電阻應變片采用單周箔式應變片。

試驗結果

1. 采用剝層法可以對鍛造鋁合金LD10試件進行較為的殘余應力測量，不僅可以得到試件表層殘余應力的大小，而且還能獲得其沿深度方向的變化。

2. 鍛造鋁合金LD10中*大殘余壓應力出現在試件邊緣的表層這類金屬流動*快的區(qū)域，而*大殘余應力則出現在試件腰部中間一些金屬流動緩慢的區(qū)域。

3. 鍛造鋁合金內部殘余應力其分布規(guī)律和部位有關，*心處和邊緣處殘余應力分布規(guī)律相反，*心處殘余應力變化曲線呈M型，越靠近邊緣曲線形狀越相似與W型。