[发明专利]一种基于紧装配应力耗散修正的钢圈焊缝残余应力获取方法

说明书

本发明公开了一种基于紧装配应力耗散修正的钢圈焊缝残余应力获取方法，该方法包括如下步骤：S1.轮辐与轮辋接触区域易破坏位置的确定；S2.轮辐与轮辋间紧装配过程的应力确定；S3.装配后轮辐变形残余应力的测量；S4.紧装配过程应力耗散系数的求解；S5.钢圈焊缝残余应力的确定；S6.考虑紧装配预紧力的焊缝叠加残余应力的确定；S7.基于紧装配应力耗散修正的焊缝残余应力计算。该方法检测精度高，对于精确掌握钢圈焊缝残余应力情况具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及钢圈焊缝处的残余应力检测领域，特别涉及基于紧装配应力耗散修正的钢圈焊缝残余应力获取方法。

背景技术

随着社会的发展，车辆钢圈的使用量越来越多，对其安全性的要求也越来越高。在这样的背景前提下，除了对钢圈在载荷作用下的宏观应力进行研究以外，充分掌握钢圈的内应力是必要的，作为内应力的重要组成部分，钢圈焊缝残余应力的精确获取也是必不可少的。如何通过考虑紧装配过程应力耗散的过程来精确计算钢圈焊缝处的残余应力是这一研究领域存在的共性问题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种基于紧装配应力耗散修正的钢圈焊缝残余应力获取方法，该方法测量精度高。

技术方案：本发明提供一种基于紧装配应力耗散修正的钢圈焊缝残余应力计算方法，包括如下步骤：

S1.轮辐与轮辋接触区域易破坏位置的确定：

首先，将钢圈的有限元分析模型导入到有限元分析软件中，对钢圈的有限元分析模型划分好网格，然后对钢圈的有限元分析模型实际工况载荷及约束条件下的应力情况进行分析，提取轮辐与轮辋间接触区域中最易发生破坏的位置；

S2.轮辐与轮辋间紧装配过程的应力确定：

在有限元分析软件中导入轮辐的模型，采用自定义方式划分网格，施加变形约束使得轮辐接合装配的直径与轮辋的内径尺寸相同，从而模拟实际加工过程中通过敲击使得轮辐与轮辋间完成紧装配的过程；根据S1中确定的最易发生破坏位置，提取轮辐与轮辋间紧装配过程的应力分布及最大紧装配应力值J_max；

S3.装配后轮辐变形残余应力的测量：

对装配完毕后的钢圈轮辐进行残余应力测试，沿钢圈的内径方向对S1中确定的轮辐与轮辋间接触区域中最易发生破坏位置的残余应力进行测量，以确定装配完成后轮辐变形的残余应力分布及最大残余应力值Z_max；

S4.紧装配过程应力耗散系数的求解：

将S2中求解的轮辐与轮辋间最大紧装配应力J_max与S3中测量的装配后轮辐变形的最大残余应力值Z_max代入下式对紧装配过程的应力耗散系数H进行求解；

其中，J_max为轮辐与轮辋间紧装配过程的最大应力值，Z_max为轮辐与轮辋间紧装配完成后轮辐变形的最大残余应力值，α为X射线的晶向适配系数，β为钢圈有限元分析过程的应力误差区间，取值区间为0.015-0.15；

S5.钢圈焊缝残余应力的确定：

在有限元分析软件中模拟钢圈中轮辐与轮辋的焊接制造加工过程，输入与制造过程相同的焊缝长度、焊缝材料参数，求解焊缝处的最大残余应力值W_max；

S6.考虑紧装配预紧力的焊缝叠加残余应力的确定：

将S2中求解的轮辐与轮辋间最大紧装配应力J_max与S3中测量的装配后轮辐变形的最大残余应力值Z_max及S5中求解的焊缝处的最大残余应力值W_max代入下式对焊缝叠加残余应力σ_D进行计算；