[发明专利]一种焊接结构件疲劳裂纹扩展应变表征关联方法

说明书

本说明书实施例公开了一种焊接结构件疲劳裂纹扩展应变表征关联方法。所述方法包括：步骤1，对单边缺口试样进行处理，制备金相面和散斑面；步骤2，将步骤1中处理后的试样通过夹块固定在电液伺服疲劳机，设定疲劳试验参数后，采用标定板对试样进行标定；采用体视显微镜观察金相面，采用工业相机拍摄散斑面；步骤3，开始疲劳试验，当裂纹扩展时，暂停疲劳试验机，采用体视显微镜观察裂纹扩展过程并测量裂纹长度；采用工业相机拍摄散斑面，并获得试样应变场及最大应变，记录疲劳循环次数；步骤4，重新开始疲劳试验，反复重复步骤3，直至裂纹长度为预设长度时结束实验，计算试样应变场及最大应变值，生成循环次数‑最大应变‑裂纹长度关联图。

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种焊接结构件疲劳裂纹扩展应变表征关联方法。

背景技术

海洋平台中的焊接结构件中部分区域应力较为集中，是疲劳危险部位，且该部位还会受到海水冲击、腐蚀等影响，减少疲劳寿命。应变是材料在外力和非均匀温度场等因素作用下物体局部的相对变形，是构建焊接结构件材料本构方程重要因素之一。目前材料应变计算主要是通过应变片、有限元模拟等方法获得，但应变片操作过程复杂，且在高频、高载荷疲劳过程中，应变片易脱落；有限元虽可较为精确获得理想状态下材料应变场，但在实际工程中，焊接结构件中不可避免的存在缺陷，破坏有限元中应力平衡状态，导致有限元计算结果与实际应用有一定出入。因此，需表征疲劳过程中应变场变化规律。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种焊接结构件疲劳裂纹扩展应变表征关联方法，该方法能够简单、精准地关联焊接结构件中母材、热影响区、熔合区等循环次数、最大应变及裂纹长度之间关系，揭示疲劳过程中材料应变场变化规律，获得疲劳裂纹扩展过程中应变场，为我国海洋石油工程及其应用材料提供重大理论依据及指导意义。

为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

本说明书实施例提供的一种焊接结构件疲劳裂纹扩展应变表征关联方法，所述方法包括：

步骤1，对单边缺口试样的前表面进行抛光处理，制备金相面；在所述单边缺口试样的后表面喷漆制备散斑面；

步骤2，将步骤1中处理后的单边缺口试样通过夹块固定在电液伺服疲劳机，设定疲劳试验参数后，采用标定板对所述单边缺口试样进行标定；采用体视显微镜观察所述金相面，采用工业相机拍摄所述散斑面；

步骤3，开始疲劳试验实验，当裂纹扩展时，暂停疲劳试验机，采用所述体视显微镜观察裂纹扩展过程并测量裂纹长度；采用所述工业相机拍摄所述散斑面，并获得试样应变场及最大应变，记录疲劳循环次数；

步骤4，重新开始疲劳试验，反复重复步骤3，直至裂纹长度为预设长度时结束实验，计算试样应变场及最大应变值，生成循环次数-最大应变-裂纹长度关联图。

可选的，在所述单边缺口试样的后表面喷漆制备散斑面，具体包括：

在所述单边缺口试样的后表面喷洒白色哑光漆，直至白色哑光漆覆盖所述单边缺口试样的缺口，然后吹干喷漆，在覆盖所述白色哑光漆的试样表面喷洒黑色哑光漆，然后吹干喷漆，制备散斑面。

可选的，所述体视显微镜与所述单边缺口试样之间设有环形光源，工业相机与所述单边缺口试样之间设有环形光源。

可选的，所述体视显微镜及所述工业相机由三脚架固定。

可选的，所述采用测量软件测量裂纹长度，具体包括：设定裂纹起始点，在水平方向上设定裂纹长度终点，结合标定板获得裂纹投影长度。

可选的，所述疲劳试验机的暂停时间范围为20s~60s。

可选的，喷洒白色哑光漆的喷射高度为20~35 cm，喷射角度为30~45°，喷射距离为20~30 cm。