[发明专利]异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的构建方法

说明书

本发明公开了异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的构建方法，包括以下步骤：S1、用点焊机对两种不同的材料进行点焊接接头，利用阶梯法疲劳试验获得异种材料点焊接头疲劳极限；S2、疲劳过程中点焊接头的温升测量；S3、温升测量后数据的处理；S4、建立点焊接头的疲劳寿命预测模型；S5、异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的初步建立；S6、异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的最终确立。本发明，将异种材料点焊接头疲劳损伤熵统一进行归一化处理，一方面可以抵消掉难以确定的材料尝试，另一方面能更直观的体现疲劳损伤熵累积直至疲劳断裂的本质构建方法得到的模型在实际应用中的效果好，而且稳定，预测值与实验结果的值相同。

技术领域

本发明涉及模型构建技术领域，尤其涉及异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的构建方法。

背景技术

热力学第二定律指出，热力学不可逆耗散过程是一个不会自发地逆转并恢复到初始状态的过程。孤立系统总是自发地朝着热力学平衡，即最大熵状态演化。疲劳损伤过程在内的所有类型的永久劣化或者破坏过程都是系统无序性增大的不可逆过程，那么这个过程中就会产生不可逆熵增。相比成熟且应用广泛的传统疲劳研究方法，疲劳问题的热力学研究领域拓展的非常缓慢，最近二十年才逐渐出现了有实验支撑具有系统性的研究成果，可以参考的文献比较有限。Knonsari 通过红外监测疲劳试验过程中试件的温度变化，探寻疲劳过程中熵产与熵流变化与疲劳行为及损伤程度的关系，并尝试将熵作为疲劳损伤的判据。但是整个过程的试验验证缺少充分性，整个疲劳过程中影响熵产累积的因素还有待进一步考证。

因此，我们提出了异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的构建方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的构建方法。

异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的构建方法，包括以下步骤：

S1、用点焊机对两种不同的材料进行点焊接接头，并指定点焊接接头的疲劳寿命为200万次，利用阶梯法疲劳试验获得异种材料点焊接头疲劳极限；

S2、疲劳过程中点焊接头的温升测量：在点焊接接头的表面喷一层均匀的黑色哑光漆，在对点焊接接头进行疲劳试验的过程中，利用 Fluke Ti450红外热像仪实时监测异种材料点焊接头的不锈钢侧熔核及塑性环表面局部热点的温度；

S3、温升测量后数据的处理：确定不同载荷水平下疲劳温升与循环周次的原始关系，利用Matlab软件进行滤波处理，确定每个载荷水平所对应的疲劳温升斜率；

S4、建立点焊接头的疲劳寿命预测模型：根据热力学第一定律，从疲劳温升斜率来研究分析并建立起面向焊接结构疲劳问题的机械能、热能和内能之间的关系，并经过假设和推导，考虑疲劳过程中的外界参数，研究并建立基于能量耗散理论的点焊接头的疲劳寿命预测模型；

S5、异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的初步建立：根据点焊接头的疲劳寿命预测模型，通过建模的合理热力学熵假设与简化来建立异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的初步模型；

S6、异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的最终确立：通过异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型的初步模型的建立，对异种材料的点焊接接头进行疲劳寿命的预测，并同时进行点焊接接头的疲劳寿命实验，将实验结果与预测结果比对，进行模型的验证与优化，最终确定异种材料点焊接头疲劳损伤熵模型。

优选的，所述在使用阶梯法疲劳试验的过程中需要同时进行4-5 次平行试验，传统阶梯法疲劳试验的方案确定是根据ISO14234-2003 的标准制定得到的。

优选的，所述疲劳温升斜率为循环周次是循环百万次的疲劳温升改变量。

优选的，所述外界参数为温度的演化规律，材料的机械性质，材料的热物理性，板厚和熔核直径。