基于X射线衍射的残余应力测量多参数协同作用机制研究

摘要

X射线衍射应力测量法因其非破坏性、高精度和广泛适用性而备受关注。然而，其测量参数的优化匹配机制长期以来缺乏系统性研究。该研究通过构建多参数耦合分析策略，首次系统揭示了扫描峰位、扫描步长及sin²ψ测量点数量等关键参数对残余应力测试精度的协同作用机制。实验研究表明，扫描峰位选择存在显著的角度效应，当采用137.282°的高角度衍射峰时，其应力计算误差较常规角度降低约87.64%，这源于高角度区2θ对晶面间距变化更高的灵敏度。扫描步长的优化呈现双因素制约特征，0.03°的步长虽可获得最优的峰形拟合度（R²> 0.927 84），但需权衡测试效率与噪声干扰的平衡关系。结合线性拟合稳定性，建立了sin²ψ法最小数据点判据策略，当sin²ψ测量点达到7个时，应力误差可稳定控制在±5.7 MPa以内，这为快速检测提供了理论依据。该研究突破传统单参数优化模式，提出多参数协同优化策略，为X射线衍射残余应力测量领域提供了重要的理论支撑和技术范式。

关键词

残余应力 / X射线衍射 / 测试 / 实验技术