實驗應力分析方法的一種。它是利用X射線穿透金屬晶格時發生衍射的原理，測量金屬材料或構件的表面層由於晶格間距變化所產生的應變，從而算出應力的一種實驗方法。它可以無損地測量構件中的應力或殘餘應力，特別適宜於測量薄層和裂紋尖端的應力分佈。它是檢驗產品品質，研究材料強度，選用較佳工藝的一種重要手段。
原理 平行相幹的X射線射到金屬結晶表面時，會發生衍射（圖1）。
描述X射線衍射現象的佈喇格公式為：
nλ＝2ssinθ， (1)
通常取衍射級數n為1。因此，可通過測量衍射角的變化來確定晶格間距s的變化。
當測定圖2所示構件上一點O在x方向的表面應力σx時，須在與試件表面法線z成角度ψ0的方向上射入一束波長為λ的X射線。在各向同性材料的均勻彈性變形條件下，有如下的關系：
， (2)
式中
E和
ν分別為材料的彈性模量和泊松比；
ε
為
ψ方向的應變；
θ
為法線取
OP方向的特定晶格面的X射線衍射角；
θ0為材料無應力狀態時的衍射角。
應用 測定應力時，通常隻要測量4～5個具有不同入射角(一般取0°、15°、30°、45°、60°)的X射線的衍射角，作出2θ
-
sin
2
ψ曲線，用最小二乘法求出斜率，就可確定
σx。這就是用X射線測定應力的基本方法──
sin
2
ψ法，其精度較高。此外，還有0°-45°法、單一傾斜法等。
實際測量曾經先後采用過照相法（由底片記錄衍射環半徑）和計數管法（由計數管記錄衍射角，見圖3），接收、記錄X射線的衍射。如用電子計數器記錄寬大衍射條紋的峰值強度位置時，可采用較精確的重心法和常用的半高法等。
用X射線測定應力，其精度受到許多因素的影響，如被測試件材料的結構、晶粒的粗細程度、衍射面的選擇、X射線的波長、采用的測量方法、被測試件表面的平滑度和處理情況等。70年代開始使用的，多縫平行光闌的平行光束X射線應力測定儀，具有限制X射線入射和衍射光束的水平發散度的效能，提高瞭測量的精度。X射線測定應力的精度，已能達到±(1～2)千克力/毫米2。
為瞭適應工業現場實測和各種結構材料的不同性能以及大型構件的應力測定的需要，當前的研究工作主要是實現測試工作標準化，提高測試精度和測試效率。以及采用雙X射線管、雙計數管，和配用電子計算機進行數據處理和程序控制的X射線應力測定系統。