航空航天飞行器通常工作在极其苛刻的高温低压环境,长期承受高强度应力负荷极易导致金属疲劳现象和裂纹的快速生长。随着我国航空航天事业的快速发展,工业界对材料的结构强度和疲劳应力检测提出了更高的要求。目前国内外采用脉冲涡流法检测材料应力的相关研究仍然较少,传统涡流探头法检测精度低、效率不高且对各项异性金属材料的应力分布检测无能为力。针对传统涡流探头法的不足,本文提出了方向性脉冲涡流加热,并基于应力改变金属材料热导率的原理进行应力检测的方法。文章首先基于弹性力学对平面应力状态做了简要描述,并通过分析金属材料压阻效应和应力-应变关系,得到了脉冲涡流热响应峰值与单向应力之间的函数关系。在此基础上,利用魏德曼-弗兰兹定律得到了热导率与应力之间存在相关关系的结论。然后利用COMSOL仿真软件对上述关系进行了有限元分析和验证。最后,本文对铝合金、奥氏体不锈钢和镍铁合金薄板进行轴向拉伸实验,利用红外热成像仪对加热和热传导过程的表面温度数据进行采集。同时,基于二维热传导微分方程,计算得到单向应力-热导率关系曲线,并进行了一维线性拟合。利用该拟合参数,对被测铝合金试件进行了应力检测实验验证,最后对检测误差原因做了简要分析。相比以热响应峰值作为特征的检测方法,热导率计算不依赖于初始温度分布,结果不受提离距离和激励功率变化的影响,且一次激励就能计算得到所有发生热传导过程单元的热导率。理论推导与实验分析表明,本文提出的方向性脉冲涡流热成像应力检测方法,具有稳定性好、检测效率高且能实现对各项异性材料应力检测的优点。