一种焊接残余应力测量方法

摘要

本发明的基于材料属性离散的焊接残余应力测量方法，属于测量材料加工测试领域。包括金相试验、局部力学性能试验和残余应力测试试验，本发明的基于材料属性离散的焊接残余应力测量方法基于弹塑性力学，通过弹塑性有限元分析，采用形状改变比能修正了由于孔边应力集中在孔周围产生塑性变形的影响，取代了现有的或曾有的采用线弹性有限元分析方法或通过应变释放系数分级计算法估算焊接残余应力，使得计算得到的焊接残余应力跟接近于真实值。本发明通过电测法测量不同组织区域的局部力学性能，取代了现有的或曾有的通过试样标距段获得接头宏观力学性能或借用与焊缝相近材料的标定关系，减小了焊接残余应力的计算误差。

主权项

1.一种焊接残余应力测量方法，包括金相试验、局部力学性能试验和残余应力测试试验，其特征在于步骤如下：1）、将整块式样切割成不同尺寸的金相试验件（1），焊接拉伸试验件（5），焊接残余应力测试试验件（6）；2）、对金相试验件（1）进行研磨、抛光、侵蚀处理，3）、进行金相试验，使用金相显微镜（2）观察浸蚀后的金相试验件（1），并测量金相试验件（1）不同组织区域的尺寸大小；4）、根据上述金相试验结果，在焊接拉伸试验件（5）上不同组织区域内粘贴电阻应变片（4）；5）、使用拉伸试验机（3），对粘贴好电阻应变片（4）的焊接拉伸试验件（5）进行拉伸试验，得到接头不同区域属性的局部力学性能；6）、在焊接残余应力测试试验件（6）的测量点处粘贴电阻应变片（4），使用台钻（7）在测量点处钻孔，得到测量点处释放应变；7）、基于弹塑性力学，采用非线性有限元得到不同区域属性情况下测量点处形状改变比能与应变释放系数的关系：如下焊缝区：熔合区：热影响区：母材区：式中，A'、B'为应变释放系数，S为形状改变比能；8）、根据步骤6得到的测量点出释放应变计算形状改变比能，结合步骤7得到的形状改变比能与应变释放系数的关系，通过下式得到不同属性情况下测量点处应变释放系数，    式中，S为形状改变比能，μ为泊松比，εx为沿焊缝方向释放应变，εy为垂直于焊缝方向释放应变；9）、根据如下公式计算不同区域属性情况下测量点焊接残余应力式中，为测量点处焊接残余应力，E为材料弹性模量，A、B为应变释放系数，、分别为沿焊缝和垂直于焊缝方向的释放应变；10）、根据测量点处不同组织区域所占比例，利用如下公式计算最终的焊接残余应力；式中，为最终的焊接残余应力，为根据i区域属性计算所得的残余应力，为钻孔区域i区域属性所占比例。