钻孔法又称小孔释放法，是一种有损的残余应力测试方法。小孔释放法最早是由Marthar等［71］在1934年提出，并制定了第一个盲孔法测试标准。经后来的多位学者加以研究改进，在现在的加工生产中已经作为一项比较成熟的技术被应用。钻孔法的测量精度受到多种因素的影响：基本力学模型、孔边塑性模型、钻削附加应变、操作工艺及设备仪器带来的误差等。钻孔法较为广泛地应用于测试应力梯度变化较大的焊接构件上。因为钻孔法操作方式简易，测试成本较低，被广泛应用于工程测试中。美国ASTM协会已将其纳入标准E837－81［72］。1992年，我国由中国船舶总公司制定了《残余应力测试方法钻孔应变释放法》（CB 3395—92）［73］。此外，在2014年，我国颁布了《金属材料残余应力测定钻孔应变法》（GB／T 31310—2014）的国家标准［74］，进一步对这种残余应力测试方法进行规范。

钻孔法测试的基本过程是在试样待测表面按圆周方向三等分位置分布三条应变片，钻一孔测量应变变化，通过其松弛应力计算其残余应力［61］。根据钻孔是否钻通，又可分为通孔法和盲孔法，将钻穿透试件的通孔改为不穿透的盲孔，可以达到降低受损程度的目的［75］。二者测试原理相同，只是二者根据是否会穿透而导致应变释放系数不同，通孔法应变释放系数可由理论解直接计算出，盲孔法应变释放系数则需用实验标定。相较而言，盲孔法因为损伤程度更小而成为目前工程上更普遍的残余应力测量方法。本节以盲孔法为例介绍钻孔法测试残余应力的原理。

图2－37 盲孔法测试的应变花

使用盲孔法测试残余应力，其步骤是在构件上钻一小孔［76］，利用应变片测试由于残余应力释放引起的材料应变，之后根据应力－应变公式计算出残余应力。盲孔法测试的应变花如图2－37所示，使用钻孔仪在存在非均分布残余应力的平板上钻一小孔，沿孔边的径向应力随约束的减少而迅速下降至零，被钻孔区域附近残余应力随之重新分布，此内部应力的自发变化称为应力释放。通过使用应变片测量其释放应力造成的应变变化，反推得到两个主应力和主方向角共三个未知参数，可得主应力计算公式：

式中，A，B为释放系数，与孔径、孔深、应变花尺寸及被测材料有关。应变释放系数A，B通过标定实验确定。在标定试样上施加一个已知的单向应力，使σ1＝σb，σ2＝0，同时使1＃应变片、3＃应变片分别平行于主应力σ1，σ2方向，即θ＝0，则有(www.daowen.com)

将单向应力σ1＝σb，σ2＝0代入式（2－28）中，可得

由1＃应变片、3＃应变片测得应变ε1，ε3，即可求得应变释放系数A，B。如图2－38所示即为型号RS－200的盲孔残余应力测试仪，除了钻孔装置和喷砂打孔装置外，还引进了高速透平铣孔装置，使其兼具喷砂打孔和在高硬度材料上铣孔的优点，加工应力小、测量精度高、使用方便，可移动测试场所。

图2－38 RS－200钻孔残余应力仪