[发明专利]一种基于虚场法在高温下对拼焊板中焊缝本构参数的表征方法

权利要求书

1.一种基于虚场法在高温下对拼焊板中焊缝本构参数的表征方法

包含以下几个步骤：

步骤一：选择高强钢进行激光焊接形成高强钢焊接试样；

步骤二：在试件表面喷涂随机散斑；固定试件的一端，设定不同温度进行多次高温拉伸实验；拉伸的同时，利用双目相机获取高温拉伸阶段的数字图像；

步骤三：对数字图像进行图像相关运算，得到试件拉伸阶段各时刻的全场变形量，将试件划分多个区域，选取焊缝所对应的区域对其中的变形场进行数据处理，得到对应的载荷F(t_i)、真实应变ε_ij和划定的焊缝面积s_v；

步骤四、构建拼焊板塑性模型在不同高温与不同本构参数下的虚场识别方法：

建立适用于通常情况下识别塑性参数的虚场方程：

其中s_v为测量面积，σ_ij是应力张量，是由虚位移场推导出的虚应变张量，b为厚度，符号“:”为张量内积，为虚位移场；

将公式(1)重写为求和的形式：

为了求解未知值，需要构造出代价函数；

其中，t1、t2...tn为在塑性变形区域中选择的载荷步骤；

步骤五、选择多组塑性本构方程，构建基于不同本构方程的代价函数：

1.适用于JC本构模型的虚场方程：

2.适用于Hensel-Spittel本构模型的虚场方程：

3.适用于Arrhenius本构模型的虚场方程：

4.建立JC本构模型(4)的代价方程：

5.建立Hensel-Spittel本构模型(5)的代价方程：

6.建立Arrhenius本构模型(6)的代价方程：

步骤六：将步骤三中获得的载荷F(t_i)和位移场及其他数据分别代入步骤五中建立的不同的代价函数，同时随机选择一组待求参数X的初始猜测值X₀；再选择K-Means聚类算法选择所有初始点，随机初始化它们的中心点，计算每个数据点到中心点的距离，数据点距离哪个中心点最近就划分到哪一类中，计算每一类中中心点作为新的中心点；最后利用最小二乘优化算法，开始解的迭代优化，直至迭代收敛，获得各个本构模型所需表征的焊缝塑性本构参数。