[发明专利]一种焊接数值模拟辅助X射线衍射检测残余应力的方法

说明书

本发明提供一种焊接数值模拟辅助X射线衍射检测残余应力的方法，包括如下步骤：建立焊接结构件的三维模型并对其进行仿真分析，得到焊接结构件残余应力的集中区域以及集中区域残余应力的平均值；在焊接结构件的残余应力集中区域内选取至少两个检测点，并采用X射线衍射法检测各检测点的残余应力；判断各检测点的残余应力与集中区域残余应力平均值之差是否大于第二设定值，如果不大于，则检测结果正确。本发明所提供的技术方案，根据检测到的各检测点残余应力与集中区域的残余应力平均值之差判断出测试的结果是否存在错误，从而提高对焊接结构件残余应力检测结果的准确性。

技术领域

本发明属于焊接结构件检测技术领域，具体涉及一种焊接数值模拟辅助X射线衍射检测残余应力的方法。

背景技术

各种机械构件在制造过程中会产生残余应力，适当的残余应力可能成为零件强化的因素，不适当的残余应力则可能导致变形和开裂等工艺缺陷；在机械产品完成之后，残余应力将影响构件的静载强度、疲劳强度、耐应力腐蚀能力及形状尺寸的稳定性。一个构件残余应力状态如何，是设计者、制造者和使用者共同关心的问题。

残余应力的检测方法有盲孔法、轮廓法、X射线衍射法、中子衍射法，且主要分为有损检测和无损检测两大类，在各种无损检测残余应力的方法中，X射线衍射法作为无损检测应力的最佳手段，是目前公认最可靠和最实用的检测技术，在国内外广泛应用于机械工程和材料科学。

但是在采用X射线衍射法对焊接结构件进行检测时，需要调节测试设备与内侧焊接结构件之间的距离等操作，过程比较麻烦；当对比较大型的设备，如GIS设备进行检测时，测试过程更为复杂，需要花费大量的时间。而且在测试过程中，一旦测试设备与焊接结构件之间设置的位置存在偏差，就会影响对焊接结构件残余应力测试的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接数值模拟辅助X射线衍射检测残余应力的方法，用于解决现有技术中在采用X射线衍射法对焊接结构进行残余应力检测时，由于测试设备与焊接结构之间设置位置存在偏差而造成检测结果准确性较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种焊接数值模拟辅助X射线衍射检测残余应力的方法，包括如下步骤：

(1)建立焊接结构件的三维模型并对其进行仿真分析，得到焊接结构件残余应力的集中区域以及集中区域残余应力的平均值；

(2)在焊接结构件的残余应力集中区域内选取至少两个检测点，并采用X射线衍射法检测各检测点的残余应力；

判断各检测点的残余应力与集中区域残余应力平均值之差是否大于第二设定值，如果不大于，则检测结果正确。

本发明所提供的技术方案，首先根据焊接结构件的三维模型确定其残余应力集中区域，在采用X射线衍射法进行测试过程中，根据检测到的各检测点残余应力与集中区域的残余应力平均值之差，判断出测试的结果是否存在错误，从而提高对焊接结构件残余应力检测结果的准确性。

作为对检测点残余应力检测结果是否存在错误的进一步改进，如果各检测点的残余应力与集中区域残余应力的平均值之差大于第二设定值，则判断各检测点的残余应力之差是否大于第三设定值；如果其中两个检测点的残余应力之差大于第三设定值则检测结果正确，否则检测结果错误。根据检测点残余应力之差对检测结果进一步进行验证，能够提高对检测结果准确性判断的可靠性。

作为对焊接结构件三维模型仿真的进一步改进，利用焊接数值模拟软件对所述焊接结构件的三维模型进行仿真分析。利用焊接数值模拟软件进行仿真分析，能够减少测试的成本，提高仿真的效率。

作为对焊接结构件的进一步限定，所述焊接结构件为GIS壳体。将焊接结构件设为GIS设备，能够对GIS设备的残余应力进行检测。