便攜式壓痕儀測殘余應力方式是有上世紀九十年代開始出現的壓痕測殘余應力逐漸演變到如今這種更便捷的方式。針對于他的發源和發展過程我們將進行詳細的解釋和科普。
早在1996年,國外科學家對A18009合金進行了一系列的壓痕實驗,利用載荷-衛衣曲線和壓痕形狀,研究材料所受的表面應力對壓痕塑性的影響。發現當材料受拉應力時,壓頭使材料表面產生的壓痕顯然要比不收殘余應力時的要大,當受壓應力時,壓痕又要比不受殘余應力時要小。因此,可以認為顯微硬度和殘余應力場之間存在一定的關系,只要定量求出這個關系,就可以用顯微硬度來計算材料的殘余應力。
1998年,Suresh和Giannakopoulos研究了如何用尖壓頭測量殘余應力的方法。在他們的模型中,殘余應力為二等軸分布,深度方向為均布。研究表明采用有殘余應力時和無殘余應力時的接觸面積之比可以確定殘余應力。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力對測量塊體材料或涂層的硬度和剛度的影響。研究發現,接觸剛度、硬度和壓痕功對于殘余應力比較敏感,特別是具有較高屈服應變的材料,塑性堆積或彈性沉陷和壓痕功對殘余應力非常敏感。Yan等人采用量綱分析,研究了三種壓痕實驗,基于大量的有限元仿真,分析了壓痕影響。在方振中,采用特征應變,是的不同材料的壓痕試驗的響應只與E/ok相關,但ok與殘余應力相關。在一直四個參數中的任意兩個,其他兩個就可以計算出來。Lee采用Vickers壓頭,對API X65鋼進行壓痕試驗。采用特制夾具來施加預應力。實驗表明,純剪應力對p-&曲線無影響。當殘余應力接近屈服強度,采用壓痕法能很容易測量殘余應力。Choi對摩擦焊試樣API X80進行了殘余應力測試。假定等軸在表面附近是均布,用250微米球形壓頭進行壓痕試驗,根據Lee提出的計算公式計算殘余應力,并與X射線衍射儀測得的殘余應力進行對比。所得的殘余應力在數值上有輕微差別,但趨勢完全一致。