残余应力对材料、结构的疲劳强度和使用寿命等性能的影响早已为人们所熟知，由于它的大小、方向和分布随制造加工或处理方法不同而有很大的随机性，国内外对它的研究很重视。对于各向异性的复合材料，随着加上生产制造过程及工艺参数的不同，其中的残余应力的大小、方向等就更加复杂。从国内外对残余应力的研究中，可以看出大多数都着重于实验研究。 目前残余应力测试的方法大致有：电阻应变法、X射线衍射法、中子法、超声波法、电磁法以及云纹干涉法、全息干涉法、散斑干涉法、曲率法、应变片包埋法、光纤布拉格光栅法等。 用电阻应变花结合钻孔法、移层法是最常见的，国内外学者在这方面的研究很多，早在1932年J.Mathar就提出了钻孔法的基本思路与方法，美国ASTM还专门制定了该测试残余应力方法的标准。由于电阻应变花测试的只是在三个方向上应变的平均值，这就使得该方法在测试纤维增强型复合材料等各相异性材料时有一些不能令人满意的地方。因为残余应力本来就带有随机性，其大小和方向在非常小的面积上都可能是变化的，因此用相对比较大面积上的平均应变值代替它，肯定会有误差。 本文应用钻孔法和云纹干涉技术的成果，针对残余应力测试中的特点，尤其针对钻孔法和云纹干涉技术测试残余应力时存在的问题，在目前绝大多数云纹干涉技术所使用的正交光栅的基础上，提出并研制出一种三个方向的光栅，即在原来0°、90°两个方向光栅上，再加上一个45°方向的光栅，在进行云纹干涉测试时，一次加载时就可以同时测试出三个独立的位移场：u场、v场和s场，利用这三个位移场就可以得到相应的三个应变：(ε0、ε90和ε45)，进而可以计算得到相应的应力。 针对应用三个方向的光栅测试的要求，设计、制造出一台三方向的云纹干涉仪。该仪器与三方向光栅，即“光栅应变花”，结合使用，可以很方便地测试出同一面内的三个方向的位移场。该仪器有较宽的适用范围，可以适用于不同频率的光栅，也同样适用于单方向光栅和正交光栅。而且对上述不同的光栅的moiré条纹的调试都很方便。 通过对不同结构参数和制造工艺的碳纤维增强复合材料残余应力的测试和研究，找出影响该复合材料残余应力的主要因素和基本规律，进一步提出消除或减小残余应力不利影响的措施，对复合材料的品质控制有重大意义。同时该研究成果所形成的一套高精度和灵敏度的残余应力测试方法不仅适用于复合材料，也可推广到其它工程材料和结构中。