基于數(shù)字圖像相關(guān)的焊接件斷裂性能研究.pdf

1、焊接過(guò)程不可避免地在焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生復(fù)雜的三維殘余應(yīng)力場(chǎng)和微觀缺陷。工作在復(fù)雜載荷和服役環(huán)境中的焊接件，在工作載荷和殘余應(yīng)力的聯(lián)合作用下，其中的微觀缺陷就會(huì)萌發(fā)并擴(kuò)展為裂紋，甚至導(dǎo)致突發(fā)性災(zāi)難性事故。因而研究在工作載荷和焊接殘余應(yīng)力作用下材料斷裂參數(shù)的變化規(guī)律具有重要意義。
　　本文采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)對(duì)焊接殘余應(yīng)力影響下焊接件的斷裂性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。采用標(biāo)準(zhǔn)件與焊接件進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變焊縫中心與裂紋尖端的距離，得到裂紋尖

2、端處于不同殘余應(yīng)力區(qū)域的焊接件。對(duì)經(jīng)過(guò)殘余應(yīng)力測(cè)量的試件與標(biāo)準(zhǔn)件一起進(jìn)行室溫拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)采集試件表面的散斑圖像;利用VIC-2D軟件對(duì)散斑圖進(jìn)行處理得到了各試件表面的位移場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)云圖。利用VIC-2D軟件得到的位移場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)數(shù)據(jù)，計(jì)算并分析了小載荷條件下，各試件裂紋尖端附近應(yīng)力強(qiáng)度因子、J積分值等斷裂參數(shù)，提取了大載荷時(shí)，裂紋尖端張開(kāi)位移值并通過(guò)CTOD與J積分的關(guān)系計(jì)算得到J積分值。分析結(jié)果表明，在較

3、小的外加載荷時(shí)，焊接殘余應(yīng)力會(huì)對(duì)焊接件的斷裂性能產(chǎn)生明顯影響:殘余拉應(yīng)力會(huì)增大各斷裂參數(shù)的值，降低材料抵抗斷裂的能力，促進(jìn)裂紋張開(kāi)與擴(kuò)展;殘余壓應(yīng)力會(huì)減小各斷裂參數(shù)的值，提高材料抵抗斷裂的能力，抑制裂紋張開(kāi)與擴(kuò)展。在大載荷條件時(shí)，材料斷裂參數(shù)受焊接殘余應(yīng)力的影響不明顯，外加載荷成為斷裂的主導(dǎo)因素。
　　本文主要進(jìn)行了以下工作:
　　(1)首先介紹了課題提出的背景與意義。介紹了國(guó)內(nèi)外焊接殘余應(yīng)力對(duì)材料斷裂性能影響研究的進(jìn)展與現(xiàn)

4、狀;介紹了數(shù)字圖像相關(guān)方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。
　　(2)闡述說(shuō)明論文涉及到的基本理論。包括:焊接件焊接殘余應(yīng)力相關(guān)知識(shí)、斷裂力學(xué)中斷裂參數(shù)相關(guān)知識(shí)以及數(shù)字圖像相關(guān)方法的基本原理與理論。
　　(3)敘述了本文的實(shí)驗(yàn)方法與過(guò)程。包括整體實(shí)驗(yàn)方案的確定、實(shí)驗(yàn)材料與試件的制備、試件的焊接方法與焊接參數(shù)、焊接試件的殘余應(yīng)力測(cè)量方法與設(shè)備、斷裂參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)以及試件拉伸實(shí)驗(yàn)的步驟等。
　　(4)介紹了實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及對(duì)結(jié)果的分