[发明专利]一种基于焊接微区性能测试的残余应力计算方法

权利要求书

1.一种基于焊接微区性能测试的残余应力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）进行焊接微区微压剪试验获得焊件上距离焊缝中心不同区域的多条载荷-位移曲线；

2）建立焊接微区微压剪试验过程的3D有限元微压剪计算模型，利用有限元逆向反推方法获得模拟的焊接微区的载荷-位移曲线，材料损伤阶段采用改进的Gurson模型来描述；

3）调整3D有限元微压剪计算模型：将步骤2）获得的模拟的焊接微区的载荷-位移曲线与步骤1）微压剪实验获得的载荷-位移曲线进行对比，如果吻合程度不能够接受，调整改进的Gurson模型的参数重新计算模拟的焊接微区的载荷-位移曲线，直到与微压剪实验获得的载荷-位移曲线吻合为止；具体吻合程度为对比有限元模拟的焊接微区的载荷-位移曲线与微压剪实验获得的载荷-位移曲线，当位移一定的情况下，有限元模拟的载荷与微压剪实验获得的载荷之差为微压剪实验获得的载荷的3%以内时，即认为吻合程度可以接受，反之则为吻合程度不能接受；

4）在吻合程度已被接受的3D有限元微压剪计算模型的计算结果中提取模拟的焊接微区的真应力-应变曲线，以该模拟的焊接微区的真应力-应变曲线作为焊件温度降低时常温力学性能参数输入焊接计算模型，计算出焊件的残余应力。

2.根据权利要求1所述的一种基于焊接微区性能测试的残余应力计算方法，其特征在于，步骤1）中进行焊接微区微压剪试验时在焊件上进行取样，试样包括焊缝、热影响区和焊缝两侧的母材。

3.根据权利要求2所述的一种基于焊接微区性能测试的残余应力计算方法，其特征在于，对试样端面的打磨，打磨方式为依次用400#，800#，1200#，3000#的水砂纸打磨，之后进行机械抛光呈镜面，然后进行腐蚀剂腐蚀，腐蚀出焊缝轮廓；腐蚀剂为kroll试剂，成分为3~5vol%HF，10vol%HNO₃，85~87%H₂O。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于焊接微区性能测试的残余应力计算方法，其特征在于，焊接微区微压剪试验时，首先将微压剪模具底座（10）通过螺栓固定在万能试验机燕尾槽上，通过燕尾槽上的刻度尺进行对中，安装完底座之后，将下模（11）放入底座；之后将试样放置在下模上，保证所要测量区域与下模孔对中；再然后将导向压头（12）放下，来固定待测试样；之后将压头（13）放入导向压头中，将压杆（14）放入导向压头中，之后将上模（15）盖上；通过万能试验机来加载，通过压杆传递载荷到压头，通过压头来压剪试样；利用万能试验机的载荷传感器和位移传感器来采集数据；获得焊件上距离焊缝中心不同区域的多条载荷-位移曲线。

5.根据权利要求4所述的一种基于焊接微区性能测试的残余应力计算方法，其特征在于，根据待测焊缝宽度，选取压头（13）直径；焊缝宽度小于2mm，压头直径用0.5mm；焊缝宽度大于2mm，压头直径用2mm。

6.根据权利要求4所述的一种基于焊接微区性能测试的残余应力计算方法，其特征在于，在焊缝中心位置和距离焊缝中心位置两侧每隔1mm进行一次微压剪试验。