揭示中子衍射残余应变测量中的隐含偏差
材料科学
2026-05-07 v1
摘要
在通过中子或 X 射线衍射计算残余应变时, 常常不足以描述测量值关于单一应变状态的真实离散程度, 例如关于宏观连续介质的应变状态。由于衍射本质上是选择性过程, 取向相关的散布源于对强细微结构和应变梯度的抽样。本文探讨了被动传播不确定性相对于其原始意图的合适性, 即关于均值值的噪声。对一个含有细尺度梯度(~200 微米)塑性应变、纹理和残余弹性应变的增材摩擦焊沉积组件进行了36个独特取向的测量, 并在多个位置进行。比较了多种应变和应力计算路径: 将三个测量值直接代入胡克定律、直接将任意六个取向反演为应变张量、以及36个测量的最小二乘估计。对于后两种情况, 根据应变变换定律下的物理约束, 对不确定性区间的合适性进行统计评估。对于本样品, 六个测量值的直接反演保留了保守的不确定性估计。然而, 最小二乘解中的传播不确定性大大低估了真实实验散布。提出了一种简单方法来估计合适的不确定性区间。这些结果表明, 残余应变的不确定性解释强烈依赖于固有的、样品相关的效应, 并且通过过采样取向和统计分析可获得更准确的结果并获得真实不确定性。
引用
@article{arxiv.2605.05006,
title = {Uncovering hidden bias in neutron diffraction residual strain measurements},
author = {Cole Franz and Michael B. Prime and Jeffrey Bunn and Andrew Payzant and Katharine Page},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.05006},
year = {2026}
}