《Materials Today Communications》：A comprehensive review of non-destructive techniques for residual stress evaluation: Fundamental principles, validation strategies, and engineering applications
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残余应力是由从宏观到微观的各种加工路径引起的。由于残余应力具有自平衡性质，其检测一直是关注焦点。已知残余应力显著影响工程材料的强度和机械性能。在焊缝周围，残余应力对裂纹萌生具有重要作用，并显著影响结构的静态和疲劳寿命。因此，准确确定残余应力对于建立微观组织、机
残余应力是由从宏观到微观的各种加工路径引起的。由于残余应力具有自平衡性质，其检测一直是关注焦点。已知残余应力显著影响工程材料的强度和机械性能。在焊缝周围，残余应力对裂纹萌生具有重要作用，并显著影响结构的静态和疲劳寿命。因此，准确确定残余应力对于建立微观组织、机械条件与失效机制之间的联系至关重要。由于无法直接测量残余应力，必须间接地以应变形式进行测量，这构成了一个反问题。用于确定残余应力的技术 broadly 分类为无损或破坏性测试。尽管传统的破坏性测试很重要，但无损测试（如X射线衍射(XRD)、中子衍射(ND)和超声波测试）因能保持结构完整性而日益受到重视。先进技术在表征残余应力方面也有所应用，如同步辐射X射线衍射、拉曼光谱(Raman spectroscopy)和磁性巴克豪森噪声(MBN)测试。
残余应力作为影响工程构件性能、寿命及安全的关键因素，其准确评估对于优化制造工艺及确保结构完整性至关重要。目前，尽管存在多种测量技术，但如何在保证结构完整性的前提下，实现从表面到深层、从微观到宏观的高精度、高效率应力评估，仍是工程领域面临的挑战。不同技术各有优劣，如破坏性方法虽成熟但损害试样，传统无损方法则受限于穿透深度或分辨率。鉴于此，研究人员开展了一项全面的综述研究，系统梳理了从传统破坏性测试到先进无损检测（Non-Destructive Testing, NDT）技术的原理、验证策略及工程应用，旨在为不同场景下的残余应力评估提供方法论指导。该研究由Anubhav Tiwari等学者完成，并发表于《Materials Today Communications》期刊。
为开展本研究，研究人员综合分析了多种关键无损检测技术。主要涉及的技术方法包括：基于布拉格定律的X射线衍射（XRD）技术，利用晶面间距变化测量表面及近表面应力；基于深穿透能力的中子衍射（Neutron Diffraction, ND）技术，用于评估宏观及深层应力分布；基于声弹性效应的超声波（Ultrasonic）方法，通过声波速度变化评估应力；基于晶格振动频率变化的拉曼光谱（Raman Spectroscopy）技术，适用于微纳米尺度应力分析；以及基于磁畴壁运动的磁性巴克豪森噪声（Magnetic Barkhausen Noise, MBN）技术，主要用于铁磁性材料表面应力检测。研究还涵盖了这些数据融合及人工智能辅助预测的方法论，但未涉及具体的试剂配置或复杂的微观样品制备细节，重点在于理论原理与工程适用性的对比。
研究结果部分详细阐述了各类技术的原理与局限性。在“X射线衍射（XRD）技术”小节中，研究人员通过平面应力弹性模型和sin2ψ等方法，得出结论：XRD是表面残余应力测量的最成熟且广泛使用的标准方法，具有高空间分辨率和准确性，但穿透深度有限（约10-30 μm），主要适用于近表面应力分析，如焊后处理涂层评估。在“中子衍射技术”小节中，研究表明ND具备极强的穿透能力（可达厘米级）和三维应力张量测量能力，适用于厚壁构件和内部应力剖面分析，但设备昂贵且获取困难。在“超声波方法”小节中，研究人员指出超声波技术利用声弹性效应，具有便携性和快速响应的优势，适合现场检测，但其准确性受材料织构、晶粒尺寸及温度影响较大，需针对性校准。在“拉曼光谱辅助残余应力分析”小节中，研究证实拉曼光谱在微纳米尺度应力非均匀性分析中极具潜力，能提供高分辨率应力分布图，但易受外部环境及荧光干扰。在“磁性巴克豪森噪声技术”小节中，结论表明MBN对铁磁性材料的表面残余应力敏感，检测速度快，但信号受微观组织结构（如晶粒尺寸、相组成）强烈干扰，且仅适用于近表面检测。最后，“实际对比与未来趋势”部分总结了各技术在成本、便携性、穿透深度等方面的权衡，并提出数据融合、机器学习预测及原位监测是未来发展方向。
讨论部分强调，没有任何单一技术能完美解决所有尺度和深度的残余应力测量问题。高准确度方法往往依赖昂贵设施，而便携式低成本方法则在深度或分辨率上有所妥协。环境因素（如温度、材料异质性）对测量结果有显著影响，因此多模态融合策略（如结合XRD表面数据与中子衍射体数据）是提高评估可靠性的关键。研究结论部分指出，残余应力测量正从实验室中心分析向实时、多尺度、应用驱动解决方案转变。通过整合先进NDT技术与计算机模拟、人工智能辅助信号处理，未来将实现更可靠的过程控制与结构健康监测，从而提升工程系统的安全性与效率。
