[发明专利]基于宏观应力与残余应力拓度的箱型结构重变形量预测方法

权利要求书

1.基于宏观应力与残余应力拓度的箱型结构重变形量预测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.箱型结构焊缝区域残余应力检测：

采用残余应力测试装置对箱型结构焊缝处每隔预设间隔取一个点i进行残余应力的测试，i＝1,2,3...N，i为点的标号；获得某一点i对应XYZ三维坐标系中于X方向上的残余应力σ_xi、对应于Y方向上的残余应力σ_yi、对应于Z方向上的残余应力σ_zi；

箱型结构焊缝处每个测量点i的残余应力总值σ_ri表示为：

其中，σ_ri为箱型结构焊缝处每个测量点的残余应力总值；β_xi为箱型结构所对应的X向残余应力混合修正系数；β_yi为箱型结构所对应的Y向残余应力混合修正系数；β_zi为箱型结构所对应的Z向残余应力混合修正系数；C_max(β_xi,β_yi,β_zi)为β_xi，β_yi，β_zi这三个参数中的最大值；i为取点的标号，i＝1,2,3...N；

其中C_max(σ_xi,σ_yi,σ_zi)为σ_xi，σ_yi，σ_zi这三个参数中的最大值；L为残余应力测量的点距；

得到箱型结构焊缝处每个测量点的残余应力总值σ_ri后，对焊缝上的残余应力分布函数进行拟合获得F(p)＝β_总·(A₁P³+A₂P²+A₃P+A₄)

其中，A₁，A₂，A₃，A₄为分布函数的拟合系数；F(p)为焊缝上残余应力分布函数；p为焊缝上任意一点距离焊缝初始点位置的距离；β_总为箱型结构所对应的名义残余应力混合修正系数；

其中为i＝1,2,3...N上β_xi的叠加和；为i＝1,2,3...N上β_yi的叠加和；为i＝1,2,3...N上β_zi的叠加和；

S2.工况条件下结构宏观应力畸变区域系数的计算：

建立箱型结构的有限元分析模型，在有限元软件中对其进行网格划分，并按照实行工况条件输入载荷与边界约束，最后进行求解以确定箱型结构焊缝处的应力分布及最容易出现损伤的区域位置，并在有限元软件中自动生成该区域面积为A；

在实际工况条件下工作的箱型结构中，对上述通过有限元分析手段确定的最容易出现损伤的区域上选择n个均匀分布的点，并对这n个点在一段时间0到t_m时间内所对应的宏观应力σ_qt进行测量，q为测量点的标记，q＝1,2...n，t为测量的对应时间；

计算最容易出现损伤的区域中每个测量点宏观应力的最大间隔值：

其中，σ_Jq为最容易出现损伤的区域中每个测量点宏观应力的最大间隔值；C_max(σ_qt)为第q个测量点在0到t_m时刻内所有监测宏观应力中的最大值；C_min(σ_qt)为第q个测量点在0到t_m时刻内所有监测宏观应力中的最小值；t_max为C_max(σ_qt)所对应的时间点；t_min为C_min(σ_qt)所对应的时间点；σ_m为数据监测的总时间；为第q个测量点的宏观应力平均值；

然后计算工况应力条件下结构宏观应力的畸变区域系数B

其中，A为有限元软件中箱型结构焊缝处的应力分布及最容易出现损伤的区域的面积；C(σ_Jq)_max为n个测量点宏观应力最大间隔值中的最大值；C(σ_Jq)_min为n个测量点宏观应力最大间隔值中的最小值；y为最容易出现损伤的区域的面积变量；

S3.基于畸变区域系数的焊缝区域残余应力修正：

在上述过程的基础上，基于畸变系数对焊缝区域残余应力进行修正；

计算修正后的残余应力值σ_c为

其中,B为工况应力条件下结构宏观应力的畸变区域系数；i为取点的标号，i＝1,2,3...N；N为残余应力测量时取点的最大值；σ_ri为箱型结构焊缝处每测量点的残余应力总值；β_总为箱型结构所对应的名义残余应力混合修正系数；

S4.考虑工况应力峰谷效应的残余应力拓度计算：

在上述过程的基础上，计算考虑工况应力峰谷效应的残余应力拓度D

其中，D为虑工况应力峰谷效应的残余应力拓度；为为第q个测量点的宏观应力平均值；C_max(σ_qt)为第q个测量点在0到t_m时刻内所有监测宏观应力中的最大值；C_min(σ_qt)为第q个测量点在0到t_m时刻内所有监测宏观应力中的最小值；σ_c修正后的残余应力值；β_总为箱型结构所对应的名义残余应力混合修正系数；

S5.基于宏观应力与残余应力拓度的箱型结构重变形量计算：

在上述过程的基础上，基于宏观应力与残余应力拓度计算最容易出现损伤的区域中每个测量点的结构重变形值ε_q，q为测量点的标记，q＝1,2，...n；

其中，为为第q个测量点的宏观应力平均值；D为考虑工况应力峰谷效应的残余应力拓度；σ_c为修正后的残余应力值；E为弹性模量。