CN108362561A - 一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法 - Google Patents

一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108362561A
CN108362561A CN201810104610.4A CN201810104610A CN108362561A CN 108362561 A CN108362561 A CN 108362561A CN 201810104610 A CN201810104610 A CN 201810104610A CN 108362561 A CN108362561 A CN 108362561A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tensile test
welded structure
stress
weld
test piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810104610.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108362561B (zh
Inventor
丁晓红
朱大业
王海华
徐峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanfeng Road Seating Co Ltd
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
Yanfeng Road Seating Co Ltd
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanfeng Road Seating Co Ltd, University of Shanghai for Science and Technology filed Critical Yanfeng Road Seating Co Ltd
Priority to CN201810104610.4A priority Critical patent/CN108362561B/zh
Publication of CN108362561A publication Critical patent/CN108362561A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108362561B publication Critical patent/CN108362561B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明提供了一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，制作母材标准拉伸试件、纵向焊接结构拉伸试件和横向焊接结构拉伸试件；步骤2，分别对一组纵向焊接结构拉伸试件和一组横向焊接结构拉伸试件进行材料硬度测试，得到各自的材料数据；步骤3，分别对母材标准拉伸试件、纵向焊接结构拉伸试件和横向焊接结构拉伸试件进行拉伸试验，分别得到各自的应力应变曲线；步骤4，根据横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验，建立优化数学模型，计算得到焊缝应力应变曲线；步骤5，根据纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验并结合材料数据、母材应力应变曲线和焊缝应力应变曲线，计算得到焊接热影响区应力应变曲线。

Description

一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料力学性能确定方法，具体涉及一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法。
背景技术
焊接是金属结构的常用连接方式，而金属材料在焊接前后其力学性能会发生变化，特别是在焊缝和焊接热影响区，由于在焊接过程中材料发生软化，使得材料的破坏强度和延伸率有所降低。
目前金属结构主要通过有限元模型进行分析，但是，焊接部分的有限元建模并没有考虑到焊缝和焊接热影响区对材料性能的影响，导致模型的精度下降，有限元分析结果不准确。因此，需要探索一种确定金属结构焊缝及焊接热影响区材料力学性能的方法，研究金属结构在受力变形后，焊接部分的失效形式，以提高焊接结构有限元分析的精度。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法。
本发明提供了一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，具有这样的特征，包括以下步骤：
步骤1，制作多组母材标准拉伸试件、多组纵向焊接结构拉伸试件和多组横向焊接结构拉伸试件；
步骤2，分别对一组纵向焊接结构拉伸试件和一组横向焊接结构拉伸试件进行材料硬度测试，分别得到纵向焊接结构拉伸试件和横向焊接结构拉伸试件的材料数据；
步骤3，分别对母材标准拉伸试件、纵向焊接结构拉伸试件和横向焊接结构拉伸试件进行拉伸试验，分别得到母材应力应变曲线σB(ε)、纵向焊接结构应力应变曲线σL(ε)和横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)；
步骤4，根据横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验并结合材料数据和母材应力应变曲线σB(ε)，建立优化数学模型，计算得到焊缝应力应变曲线σW(ε)；
步骤5，根据纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验并结合材料数据、母材应力应变曲线σB(ε)和焊缝应力应变曲线σW(ε)，计算得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)。
在本发明提供的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法中，还可以具有这样的特征：其中，纵向焊接结构拉伸试件的材料数据包括：纵向焊接结构拉伸试件的总宽度WL、焊缝区宽度WW、焊接热影响区宽度WH和母材区宽度WB以及纵向焊接结构拉伸试件的截面积AL、焊缝区截面积焊接热影响区截面积和母材区截面积
横向焊接结构拉伸试件的材料数据包括：横向焊接结构拉伸试件的标定长度LC、焊缝区长度LW、焊接热影响区长度LH和母材区长度LB以及横向焊接结构拉伸试件的平均截面积AC、焊缝区截面积焊接热影响区截面积以及母材区截面积
下式(1)为母材应力应变曲线σB(ε)，
上式(1)中，σB为母材区真实应力，εB为母材区真实应变，KB、nB和PB为母材曲线参数，
下式(2)为纵向焊接结构应力应变曲线σL(ε)，
上式(2)中，σL为纵向焊接结构真实应力，σL(为)纵向焊接结构真实应变，KL、nL和PL为纵向焊接结构曲线参数，
下式(3)为横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)，
上式(3)中，σC为横向焊接结构真实平均应力，εC为横向焊接结构真实平均应变，KC、nC和PC为横向焊接结构曲线参数。
在本发明提供的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4包括以下子步骤：
步骤4-1，根据横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验结合位移叠加原理，得到下式(4)，
ΔL＝ΔLB+ΔLH+ΔLW (4)
上式(4)中，ΔL为横向焊接结构拉伸试件的总伸长量，ΔLB为母材伸长量，ΔLH为焊接热影响区伸长量，ΔLW为焊缝区伸长量；
步骤4-2，根据材料数据、母材应力应变曲线σB(ε)和横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)，得到下式(5)，
LCεC(σC)＝LBεB(σB)+LHεH(σH)+LWεW(σW) (5)
上式(5)中，εH为焊接热影响区真实应变，εW为焊缝区真实应变，σH为焊接热影响区真实应力，σW为焊缝区真实应力；
步骤4-3，将下式(6)代入上式(5)中，得到应变值εC(σC)，如下式(7)所示，
上式(6)中，PC为横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验力，
步骤4-4，根据上式(7)计算得到计算应变值
步骤4-5，以计算应变值和横向焊接结构拉伸试件在拉伸试验时所得的实验应变值之差最小为目标，建立优化数学模型，如下式(8)，
find KW,nW,PW
上式(8)中，KW,nW和PW为焊缝区材料曲线参数；
步骤4-6，对上式(8)进行优化迭代计算，得到焊缝应力应变曲线σW(ε)的最优参数es和t,
步骤4-7，将最优参数代入下式(9)，得到焊缝应力应变曲线σW(ε)，
在本发明提供的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤5包括以下子步骤：
步骤5-1，根据纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验，得到下式(10)，
上式(10)中，PL为纵向焊接结构拉伸试件在拉伸试验时其任一截面上的拉力，σH为焊接热影响区真实应力、σW为焊缝区真实应力；
步骤5-2，由上式(10)转换得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)，如下式(11)，
步骤5-3，将焊缝应力应变曲线σW(ε)代入上式(11)，得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，根据横向焊接结构拉伸试件进行拉伸试验并结合硬度测试的材料数据以及母材应力应变曲线，建立优化数学模型，通过优化算法迭代得出焊缝应力应变曲线，并进一步结合纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验得到焊接热影响区应力应变曲线。
附图说明
图1是本发明的实施例中焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法的流程图；
图2是本发明的实施例中母材标准拉伸试件的设计图；
图3是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试件的设计图；
图4是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试件的设计图；
图5是本发明的实施例中某型号母材标准拉伸试件的示意图；
图6是本发明的实施例中某型号金属材料纵向焊接结构拉伸试件的示意图；
图7是本发明的实施例中某型号金属材料横向焊接结构拉伸试件的示意图；
图8是本发明的实施例中某型号金属材料纵向焊接结构拉伸试件的硬度测试结果的示意图；
图9是本发明的实施例中三种拉伸试件的应力应变曲线的示意图；
图10是本发明的实施例中计算所得焊缝及焊接热影响区应力应变曲线的示意图；
图11是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试验有限元模型的示意图；
图12是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试验有限元模型的示意图；
图13是本发明的实施例中母材拉伸试验和仿真的力-位移曲线对比示意图；
图14是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试验和仿真破坏位置对比示意图；
图15是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试验和仿真破坏位置对比示意图；
图16是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试验和仿真的力-位移曲线对比示意图；
图17是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试验和仿真的力-位移曲线对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
<实施例>
图1是本发明的实施例中焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法的流程图。
如图1所示，焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法的过程如下：
步骤1，制作多组母材标准拉伸试件、多组纵向焊接结构拉伸试件和多组横向焊接结构拉伸试件。
图2是本发明的实施例中母材标准拉伸试件的设计图，图3是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试件的设计图，图4是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试件的设计图。
在本实施例中，如图2、图3和图4所示，根据《GBT228-2002拉伸试样国家标准》设计了母材标准拉伸试件、纵向焊接结构拉伸试件和横向焊接结构拉伸试件。
图5是本发明的实施例中某型号母材标准拉伸试件的示意图，图6是本发明的实施例中某型号金属材料纵向焊接结构拉伸试件的示意图，图7是本发明的实施例中某型号金属材料横向焊接结构拉伸试件的示意图。
在本实施例中，采用厚度0.8mm的某型号材料为母材，焊接方式为氩弧焊，并设置合适的焊接功率和焊接速度等焊接参数。将母材加工成如图2所示的标准拉伸试样尺寸，加工数量为30组，加工完成后的拉伸试件如图5所示。其中，将10组母材标准拉伸试件加工成如图3所示的纵向焊接结构拉伸试样，加工完成后的拉伸试件如图6所示，同时将另10组母材标准拉伸试件加工成图4所示的横向焊接结构拉伸试样，加工完成后的拉伸试件如图7所示。
步骤2，分别对一组纵向焊接结构拉伸试件和一组横向焊接结构拉伸试件进行材料硬度测试，分别得到纵向焊接结构拉伸试件和横向焊接结构拉伸试件的材料数据。
纵向焊接结构拉伸试件的材料数据包括：纵向焊接结构拉伸试件的总宽度WL、焊缝区宽度WW、焊接热影响区宽度WH和母材区宽度WB以及纵向焊接结构拉伸试件的截面积AL、焊缝区截面积焊接热影响区截面积和母材区截面积
横向焊接结构拉伸试件的材料数据包括：横向焊接结构拉伸试件的标定长度LC、焊缝区长度LW、焊接热影响区长度LH和母材区长度LB以及横向焊接结构拉伸试件的平均截面积AC、焊缝区截面积焊接热影响区截面积以及母材区截面积
图8是本发明的实施例中某型号金属材料纵向焊接结构拉伸试件的硬度测试结果的示意图。
在本实施例中，分别取一组纵向焊接结构拉伸试件和一组横向焊接结构拉伸试件进行硬度测试，测试点间距为0.2mm，并根据硬度测试结果确定焊缝区宽度和焊接热影响区宽度，纵向焊接结构拉伸试件的测试结果如图8所示。
纵向焊接结构拉伸试件的各区域的宽度和面积，以及横向焊接结构拉伸试件的各区域的长度及面积如下所示：
步骤3，分别对母材标准拉伸试件、纵向焊接结构拉伸试件和横向焊接结构拉伸试件进行拉伸试验，分别得到母材应力应变曲线σB(ε)、纵向焊接结构应力应变曲线σL(ε)和横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)。
下式(1)为母材应力应变曲线σB(ε)，
上式(1)中，σB为母材区真实应力，εB为母材区真实应变，KB、nB和PB为母材曲线参数，
下式(2)为纵向焊接结构应力应变曲线σL(ε)，
上式(2)中，σL为纵向焊接结构真实应力，σL(为ε)纵向焊接结构真实应变，KL、nL和PL为纵向焊接结构曲线参数，
下式(3)为横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)，
上式(3)中，σC为横向焊接结构真实平均应力，εC为横向焊接结构真实平均应变，KC、nC和PC为横向焊接结构曲线参数。
图9是本发明的实施例中三种拉伸试件的应力应变曲线的示意图。
在本实施例中，拉伸试验在Zwick/Roell万能拉伸试验机上进行，标距为50mm。根据试验测的的力-位移曲线转化为应力应变曲线(如图9所示)，最后拟合出的材料非线性阶段的曲线表达式下所示：
母材应力应变曲线
纵向焊接结构应力应变曲线
横向焊接结构应力应变曲线
式中：KB、nB和PB为母材曲线参数；KL、nL和PL为纵向焊接结构曲线参数；KC、nC和PC为纵向焊接结构曲线参数，且它们的值分别为
步骤4，根据横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验并结合材料数据和母材应力应变曲线σB(ε)，建立优化数学模型，计算得到焊缝应力应变曲线σW(ε)。
步骤4包括以下子步骤：
步骤4-1，根据横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验结合位移叠加原理，得到下式(4)，
ΔL＝ΔLB+ΔLH+ΔLW (4)
上式(4)中，ΔL为横向焊接结构拉伸试件的总伸长量，ΔLB为母材伸长量，ΔLH为焊接热影响区伸长量，ΔLW为焊缝区伸长量。
步骤4-2，根据材料数据、母材应力应变曲线σB(ε)和横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)，得到下式(5)，
LCεC(σC)＝LBεB(σB)+LHεH(σH)+LWεW(σW) (5)
上式(5)中，εH为焊接热影响区真实应变，εW为焊缝区真实应变，σH为焊接热影响区真实应力，σW为焊缝区真实应力。
步骤4-3，将下式(6)代入上式(5)中，得到应变值εC(σC)，如下式(7)所示，
上式(6)中，PC为横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验力，
步骤4-4，根据上式(7)计算得到计算应变值
步骤4-5，以计算应变值和横向焊接结构拉伸试件在拉伸试验时所得的实验应变值之差最小为目标，建立优化数学模型，如下式(8)，
find KW,nW,PW
上式(8)中，KW,nW和PW为焊缝区材料曲线参数。
步骤4-6，对上式(8)进行优化迭代计算，得到焊缝应力应变曲线σW(ε)的最优参数es和t,
步骤4-7，将最优参数代入下式(9)，得到焊缝应力应变曲线σW(ε)，
图10是本发明的实施例中计算所得焊缝及焊接热影响区应力应变曲线的示意图。
在本实施例中，经过优化迭代后，得到的最优结果下所示，计算所得到的焊缝应力应变曲线如图10所示。
步骤5，根据纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验并结合材料数据、母材应力应变曲线σB(ε)和焊缝应力应变曲线σW(ε)，计算得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)。
步骤5包括以下子步骤：
步骤5-1，根据纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验，得到下式(10)，
上式(10)中，PL为纵向焊接结构拉伸试件在拉伸试验时其任一截面上的拉力，σH为焊接热影响区真实应力、σW为焊缝区真实应力。
步骤5-2，由上式(10)转换得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)，如下式(11)，
上式(10)经该式转换得到上式(11)。
步骤5-3，将焊缝应力应变曲线σW(ε)代入上式(11)，得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)。
在本实施例中，计算得到的焊接热影响区曲线参数KH,nH和PH的结果如下，计算得到的焊接热影响区应力应变曲线如图10所示。
[KH,nH,PH]＝[-0.003473MPa,-1.952,828.6MPa]
采用有限元模型仿真验证本实施例的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，过程如下：
1.焊接结构拉伸试验有限元模型(FEA模型)。
FEA模型采用壳单元模拟，焊接连接方式为共节点，分别赋予母材区、焊接热影响区和焊缝区不同材料曲线和不同的厚度，其中焊接热影响区和焊缝区宽度由硬度测试结果确定，厚度由面积除以宽度得出，求解器为LS-DYNA显式分析。边界条件和试验设置一样，均为一端固定，一端以速度V进行拉伸。
图11是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试验有限元模型的示意图，图12是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试验有限元模型的示意图。
纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验有限元模型和横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验有限元模型如图11和图12所示。
2.FEA结果与讨论
图13是本发明的实施例中母材拉伸试验和仿真的力-位移曲线对比示意图。
通过对母材标准拉伸试件进行拉伸试验计算出的真实应力-应变曲线代入到有限元中进行验算，得到的力-位移曲线如图13所示，由图13可看出两曲线重合程度较高，说明了有限元模型设置的准确性。
图14是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试验和仿真破坏位置对比示意图，图15是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试验和仿真破坏位置对比示意图。
通过对纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验进行有限元分析得到的破坏位置和试样的变形，如图14所示；横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验的破坏位置和试样的变形如图15所示。由图14和图15可知，纵向焊接结构试验的颈缩位置和破坏位置模拟相对准确，对于横向焊接结构拉伸试验，物理试验中颈缩和破坏位置均发生在焊接热影响区域，FEA结果也能较好的模拟破坏位置。
图16是本发明的实施例中纵向焊接结构拉伸试验和仿真的力-位移曲线对比示意图，图17是本发明的实施例中横向焊接结构拉伸试验和仿真的力-位移曲线对比示意图。
纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验FEA和试验力-位移曲线对比如图16所示，横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验FEA和试验力-位移曲线对比如图17所示。由图16和图17可知，对于纵向焊接结构试验的力-位移曲线的与试验的一致性较高，模拟的相对误差为0.74％；对于横向焊接结构拉伸试验，力-位移曲线的一致性也相对较高，相对误差为1.56％。
实施例的作用与效果
根据本实施例提到一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，根据横向焊接结构拉伸试件进行拉伸试验并结合硬度测试的材料数据以及母材应力应变曲线σB(ε)，建立优化数学模型，通过优化算法迭代得出焊缝应力应变曲线σW(ε)，并进一步结合纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)。
在上述实施例中，将所得的焊缝及焊接热影响区材料力学性能曲线代入有限元模型中进行仿真分析，其结果与物理试验进行对比。结果表明，利用所提出的方法得到的焊缝及焊接热影响区材料力学性能可以准确地模拟金属结构破坏的位置，有限元输出的力-位移曲线与物理试验结果相比误差小，验证了本发明所提出的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法的有效性。
因此，本发明的一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，能够得到准确的焊缝及焊接热影响区材料力学性能曲线，对提高焊接结构的有限元分析精度及研究焊接结构的失效形式有重要意义。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制作多组母材标准拉伸试件、多组纵向焊接结构拉伸试件和多组横向焊接结构拉伸试件；
步骤2，分别对一组所述纵向焊接结构拉伸试件和一组所述横向焊接结构拉伸试件进行材料硬度测试，分别得到所述纵向焊接结构拉伸试件和所述横向焊接结构拉伸试件的材料数据；
步骤3，分别对所述母材标准拉伸试件、所述纵向焊接结构拉伸试件和所述横向焊接结构拉伸试件进行拉伸试验，分别得到母材应力应变曲线σB(ε)、纵向焊接结构应力应变曲线σL(ε)和横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)；
步骤4，根据所述横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验并结合所述材料数据和所述母材应力应变曲线σB(ε)，建立优化数学模型，计算得到焊缝应力应变曲线σW(ε)；
步骤5，根据所述纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验并结合所述材料数据、所述母材应力应变曲线σB(ε)和所述焊缝应力应变曲线σW(ε)，计算得到焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)。
2.根据权利要求1所述的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，其特征在于：
其中，所述纵向焊接结构拉伸试件的材料数据包括：所述纵向焊接结构拉伸试件的总宽度WL、焊缝区宽度WW、焊接热影响区宽度WH和母材区宽度WB以及所述纵向焊接结构拉伸试件的截面积AL、焊缝区截面积焊接热影响区截面积和母材区截面积
所述横向焊接结构拉伸试件的材料数据包括：所述横向焊接结构拉伸试件的标定长度LC、焊缝区长度LW、焊接热影响区长度LH和母材区长度LB以及所述横向焊接结构拉伸试件的平均截面积AC、焊缝区截面积焊接热影响区截面积以及母材区截面积
下式(1)为所述母材应力应变曲线σB(ε)，
上式(1)中，σB为母材区真实应力，εB为母材区真实应变，KB、nB和PB为母材曲线参数，
下式(2)为所述纵向焊接结构应力应变曲线σL(ε)，
上式(2)中，σL为纵向焊接结构真实应力，σL为纵向焊接结构真实应变，KL、nL和PL为纵向焊接结构曲线参数，
下式(3)为所述横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)，
上式(3)中，σC为横向焊接结构真实平均应力，εC为横向焊接结构真实平均应变，KC、nC和PC为横向焊接结构曲线参数。
3.根据权利要求2所述的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，其特征在于：
其中，所述步骤4包括以下子步骤：
步骤4-1，根据所述横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验结合位移叠加原理，得到下式(4)，
ΔL＝ΔLB+ΔLH+ΔLW (4)
上式(4)中，ΔL为所述横向焊接结构拉伸试件的总伸长量，ΔLB为母材伸长量，ΔLH为焊接热影响区伸长量，ΔLW为焊缝区伸长量；
步骤4-2，根据所述材料数据、所述母材应力应变曲线σB(ε)和所述横向焊接结构应力应变曲线σC(ε)，得到下式(5)，
LCεC(σC)＝LBεB(σB)+LHεH(σH)+LWεW(σW) (5)
上式(5)中，εH为焊接热影响区真实应变，εW为焊缝区真实应变，σH为焊接热影响区真实应力，σW为焊缝区真实应力；
步骤4-3，将下式(6)代入上式(5)中，得到应变值εC(σC)，如下式(7)所示，
上式(6)中，PC为所述横向焊接结构拉伸试件的拉伸试验力，
步骤4-4，根据上式(7)计算得到计算应变值
步骤4-5，以所述计算应变值和所述横向焊接结构拉伸试件在拉伸试验时所得的实验应变值之差最小为目标，建立优化数学模型，如下式(8)，
上式(8)中，KW,nW和PW为焊缝区材料曲线参数；
步骤4-6，对上式(8)进行优化迭代计算，得到所述焊缝应力应变曲线σW(ε)的最优参数和
步骤4-7，将所述最优参数代入下式(9)，得到所述焊缝应力应变曲线σW(ε)，
4.根据权利要求2所述的焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法，其特征在于：
其中，所述步骤5包括以下子步骤：
步骤5-1，根据所述纵向焊接结构拉伸试件的拉伸试验，得到下式(10)，
上式(10)中，PL为所述纵向焊接结构拉伸试件在拉伸试验时其任一截面上的拉力，σH为焊接热影响区真实应力、σW为焊缝区真实应力；
步骤5-2，由上式(10)转换得到所述焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)，如下式(11)，
步骤5-3，将所述焊缝应力应变曲线σW(ε)代入上式(11)，得到所述焊接热影响区应力应变曲线σH(ε)。
CN201810104610.4A 2018-02-02 2018-02-02 一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法 Expired - Fee Related CN108362561B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810104610.4A CN108362561B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810104610.4A CN108362561B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108362561A true CN108362561A (zh) 2018-08-03
CN108362561B CN108362561B (zh) 2020-06-09

Family

ID=63004173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810104610.4A Expired - Fee Related CN108362561B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108362561B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109002643A (zh) * 2018-08-09 2018-12-14 江苏敏安电动汽车有限公司 一种铝合金后横梁低速后碰cae仿真分析优化方法
CN111948002A (zh) * 2020-08-06 2020-11-17 中国石油天然气集团有限公司 一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法
CN112651158A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 摩登汽车(盐城)有限公司 相同材料的焊接母材的焊点的热影响区宽度的计算方法
CN113758803A (zh) * 2021-10-09 2021-12-07 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 一种薄板端接焊缝拉伸试验用试样工装
CN117574739A (zh) * 2024-01-16 2024-02-20 湖南大学 一种翘曲缺陷焊点的精细化数值仿真方法

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1318747A (zh) * 2000-03-30 2001-10-24 川崎重工业株式会社 裂缝类型疲劳检测传感器及其制造方法和用其评估损坏的方法
CN102288499A (zh) * 2011-08-31 2011-12-21 湖南大学 一种识别焊缝不同区域材料静态力学性能参数的检测方法
CN102778403A (zh) * 2012-04-25 2012-11-14 湖南大学 一种焊缝材料参数识别方法
CN103131975A (zh) * 2012-12-27 2013-06-05 西南交通大学 高速列车铝合金焊接结构的处理方法
CN103808567A (zh) * 2014-02-28 2014-05-21 中国石油大学(华东) 一种钎焊接头力学性能实验装置及方法
CN104596845A (zh) * 2014-11-20 2015-05-06 中国石油天然气集团公司 一种金属焊接结构的真实应力应变曲线的测量方法
CN104964886A (zh) * 2015-05-27 2015-10-07 东南大学 一种焊接构件疲劳应力及应变实时非接触式监测方法
CN105279343A (zh) * 2015-11-19 2016-01-27 上海延锋江森座椅有限公司 一种基于焊点受力均匀化的焊点排布优化方法
JP2016160476A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 新日鐵住金株式会社 亜鉛系合金めっき溶接ｈ形鋼及びその製造方法
US20160273997A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Dmar Engineering, Inc. Low cycle fatigue testing
DE102015105094A1 (de) * 2015-04-01 2016-10-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Überrollschutzelement
CN106354898A (zh) * 2016-06-28 2017-01-25 湖南工业大学 一种基于总应变能量密度的焊缝疲劳寿命计算方法
CN107065781A (zh) * 2017-06-21 2017-08-18 哈尔滨工业大学 一种Ti‑Al基合金薄壁结构成形/连接复合方法数据库的建立方法及其使用方法
JP2017161981A (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 株式会社東芝 解析装置、解析方法および解析プログラム
CN107192602A (zh) * 2017-07-11 2017-09-22 兰州交通大学 一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备及系统
CN107326314A (zh) * 2017-07-05 2017-11-07 中南大学 一种预测含铌镍基合金中δ相动态溶解体积分数的方法
CN107389445A (zh) * 2017-06-02 2017-11-24 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种应力松弛试验评价材料再热裂纹敏感性的方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1318747A (zh) * 2000-03-30 2001-10-24 川崎重工业株式会社 裂缝类型疲劳检测传感器及其制造方法和用其评估损坏的方法
CN102288499A (zh) * 2011-08-31 2011-12-21 湖南大学 一种识别焊缝不同区域材料静态力学性能参数的检测方法
CN102778403A (zh) * 2012-04-25 2012-11-14 湖南大学 一种焊缝材料参数识别方法
CN103131975A (zh) * 2012-12-27 2013-06-05 西南交通大学 高速列车铝合金焊接结构的处理方法
CN103808567A (zh) * 2014-02-28 2014-05-21 中国石油大学(华东) 一种钎焊接头力学性能实验装置及方法
CN104596845A (zh) * 2014-11-20 2015-05-06 中国石油天然气集团公司 一种金属焊接结构的真实应力应变曲线的测量方法
JP2016160476A (ja) * 2015-02-27 2016-09-05 新日鐵住金株式会社 亜鉛系合金めっき溶接ｈ形鋼及びその製造方法
US20160273997A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Dmar Engineering, Inc. Low cycle fatigue testing
DE102015105094A1 (de) * 2015-04-01 2016-10-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Überrollschutzelement
CN104964886A (zh) * 2015-05-27 2015-10-07 东南大学 一种焊接构件疲劳应力及应变实时非接触式监测方法
CN105279343A (zh) * 2015-11-19 2016-01-27 上海延锋江森座椅有限公司 一种基于焊点受力均匀化的焊点排布优化方法
JP2017161981A (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 株式会社東芝 解析装置、解析方法および解析プログラム
CN106354898A (zh) * 2016-06-28 2017-01-25 湖南工业大学 一种基于总应变能量密度的焊缝疲劳寿命计算方法
CN107389445A (zh) * 2017-06-02 2017-11-24 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种应力松弛试验评价材料再热裂纹敏感性的方法
CN107065781A (zh) * 2017-06-21 2017-08-18 哈尔滨工业大学 一种Ti‑Al基合金薄壁结构成形/连接复合方法数据库的建立方法及其使用方法
CN107326314A (zh) * 2017-07-05 2017-11-07 中南大学 一种预测含铌镍基合金中δ相动态溶解体积分数的方法
CN107192602A (zh) * 2017-07-11 2017-09-22 兰州交通大学 一种高地应力软岩隧道室内模型试验设备及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K.ABDULLAH 等: "Tensile tesing for weld defromation properties in similar gage tailor welded blanks using the rule of mixtures", 《JOURNAL OF MATERIALS PROCESSING TECHNOLOGY》 *
崔天福 等: "基于密度法的传热结构拓扑优化设计", 《上海理工大学学报》 *
毛楠: "316L不锈钢焊接接头的组织和力学性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109002643A (zh) * 2018-08-09 2018-12-14 江苏敏安电动汽车有限公司 一种铝合金后横梁低速后碰cae仿真分析优化方法
CN111948002A (zh) * 2020-08-06 2020-11-17 中国石油天然气集团有限公司 一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法
CN111948002B (zh) * 2020-08-06 2023-04-25 中国石油天然气集团有限公司 一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法
CN112651158A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 摩登汽车(盐城)有限公司 相同材料的焊接母材的焊点的热影响区宽度的计算方法
CN112651158B (zh) * 2020-12-25 2024-07-23 摩登汽车(盐城)有限公司 相同材料的焊接母材的焊点的热影响区宽度的计算方法
CN113758803A (zh) * 2021-10-09 2021-12-07 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 一种薄板端接焊缝拉伸试验用试样工装
CN113758803B (zh) * 2021-10-09 2024-06-14 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 一种薄板端接焊缝拉伸试验用试样工装
CN117574739A (zh) * 2024-01-16 2024-02-20 湖南大学 一种翘曲缺陷焊点的精细化数值仿真方法
CN117574739B (zh) * 2024-01-16 2024-04-05 湖南大学 一种翘曲缺陷焊点的精细化数值仿真方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108362561B (zh) 2020-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108362561B (zh) 一种焊缝及焊接热影响区的材料力学性能确定方法
CN110672417B (zh) 一种小冲杆试验获取超薄材料弹塑性性能的方法
CN112115572B (zh) 一种管道凹陷缺陷的安全评价方法
CN108982222B (zh) 金属板试样单轴拉伸试验大应变范围应力应变的测量方法
Wei et al. Review of fatigue assessment approaches for tubular joints in CFST trusses
CN105426595A (zh) 一种铝合金热弹塑性变形模拟用本构模型的建立方法
CN105975708A (zh) 一种基于数值模拟与数据分析的优化钢管焊接参数方法
CN111539144A (zh) 一种含裂纹结构件的断裂韧性计算方法及系统
Lee et al. The effect of weld residual stress on fracture toughness at the intersection of two welding lines of offshore tubular structure
CN105260536A (zh) 焊趾处热点应力的计算方法
CN107220410B (zh) 参量对焊接残余应力及变形影响敏感度获取方法
Tong et al. Fatigue tests and design of diamond bird-beak SHS T-joints under axial loading in brace
Zhao et al. Stress intensity factors for semi-elliptical surface cracks in plate-to-plate butt welds with parallel misalignment of same thickness
CN116227087A (zh) 一种基于有限元法的薄壁件焊接接头拉伸特性预测方法
CN104057210B (zh) 基于强度理论的焊接设计方法
CN115186523A (zh) 一种基于仿真的高强钢焊后热影响区的本构模型建立方法
Zhao et al. Determination of dimensionless stress intensity factor of plate-to-plate butt welds between axially aligned members of different thickness
Li et al. Effect of Post-Weld heat treatment on residual stress in deck-rib double-side welded joints and process optimization
Liu et al. Numerical analysis on the HSS and SIF of multi-planar DX-joint welds for offshore platforms
CN114792031A (zh) 一种含熔合面缺陷聚乙烯管热熔接头安全评定方法
Tian et al. Study on J-integral plasticity factor of high-grade pipeline girth welded joints based on SENT specimen
CN105987846A (zh) 一种确定全焊桁架桥疲劳抗力的方法
Shang et al. Fatigue damage and dynamic natural frequency response of spot-welded joints
Vipin et al. New reduction factor for cracked square hollow section K-joints
CN115034101B (zh) 一种汽车冷金属过渡焊连接的碰撞仿真方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200609

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee