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萌發(fā)并擴展為裂紋，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)對焊接殘余應(yīng)力影響下焊接件的斷裂性能進行了實驗研究。采用標準件與焊接件進行對比實驗，通過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。對經(jīng)過殘余應(yīng)力測量的試件與標準件一起進行室溫拉伸實驗，實驗過程中采用數(shù)字圖像相關(guān)測量系統(tǒng)采集試件表面的散斑圖像;利用VIC-2D軟件對散斑圖進行處理得到了各試件表面的位移場與應(yīng)變場云圖。利用VIC-2D軟件得到的位移場與應(yīng)變場數(shù)據(jù)，計算并分析了小載荷條件下，各試件裂紋尖端附近應(yīng)力強度因子、J積分值等斷裂參數(shù)，提取了大載荷時，裂紋尖端張開位移值并通過CTOD與J積分的關(guān)系計算得到J積分值。分析結(jié)果表明，在較

3、小的外加載荷時，焊接殘余應(yīng)力會對焊接件的斷裂性能產(chǎn)生明顯影響:殘余拉應(yīng)力會增大各斷裂參數(shù)的值，降低材料抵抗斷裂的能力，促進裂紋張開與擴展;殘余壓應(yīng)力會減小各斷裂參數(shù)的值，提高材料抵抗斷裂的能力，抑制裂紋張開與擴展。在大載荷條件時，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。介紹了國內(nèi)外焊接殘余應(yīng)力對材料斷裂性能影響研究的進展與現(xiàn)

4、狀;介紹了數(shù)字圖像相關(guān)方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。
　　(2)闡述說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、斷裂力學(xué)中斷裂參數(shù)相關(guān)知識以及數(shù)字圖像相關(guān)方法的基本原理與理論。
　　(3)敘述了本文的實驗方法與過程。包括整體實驗方案的確定、實驗材料與試件的制備、試件的焊接方法與焊接參數(shù)、焊接試件的殘余應(yīng)力測量方法與設(shè)備、斷裂參數(shù)測量系統(tǒng)以及試件拉伸實驗的步驟等。
　　(4)介紹了實驗結(jié)果以及對結(jié)果的分