残余应力的测量技术始于20世纪30年代，随着微电子技术的发展和计算机的普遍应用，残余应力的测量技术取得了突破性的进展。发展至今共形成数十种测量方法，可分为机械释放测量法和无损伤测量法两大类。机械释放测量法是将具有残余应力的部件从构件中分离或切割出来使应力释放，然后测量应变的变化求出残余应力。它的优点是：测量精度高，缺点是：对构件损伤大；无损伤测量法分为：X射线衍射法、中子衍射法、磁性法、超声波法、电子散斑干涉法、金属磁记忆法。它的优点是：对构件无损害，缺点是：成本较高。由于残余应力会影响到材料的腐蚀、开裂、疲劳强度等力学性能，同时也会对材料的物理机械性能产生巨大影响，对结构的强度造成很大危害，历史上许多灾难性破坏事故大多是由结构中的残余应力引起，因此，研究和测量构件中的残余应力对生产和科学实验有着重要的现实意义。　　近些年，随着表面工程技术和微电子机械系统的发展，传统的测量方法几乎不能满足在微米和纳米尺度下的检测需要。本文是建立在微米级压痕实验的基础上，结合有限元仿真来分析和测量材料表面的残余应力。首先由压痕实验得到了载荷－位移曲线，然后对压痕实验进行有限元仿真，计算结果表明：实验和仿真所得到的载荷－位移曲线基本一致。这证明用有限元模拟压痕实验的结果是非常可靠的；接着对表面存在不同残余应力状态的低碳钢试样进行压痕实验的有限元仿真，经过计算得到了不同残余应力状态下的载荷－位移曲线。根据在给定深度下，载荷－位移曲线偏离参考曲线的距离，并结合弹塑性理论的相关知识得到了表面平均残余应力的计算公式；此外，如果已知x、y方向上残余应力的比值，还可以分别求出残余应力在两个方向上的分量。　　结果表明，在微米尺度下，用压痕法测量材料表面的残余应力是可行的。有限元仿真的计算结果误差在7％以内，可以满足工程上的要求。由于压痕法具有经济、方便、快捷等优点，所以用压痕法来测量微小体积材料表面的残余应力有很大的应用价值。