[發明專利]一種測試環焊縫內部雙向殘余應力全貌的方法

有效

• 申請號: 201310294720.9
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103364336A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 劉川;田立輝;潘浩;陳書錦
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種測試環焊縫內部雙向殘余應力全貌的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將環焊縫試件采用高精度慢走絲線切割機床沿垂直焊縫方向切割成均勻兩半試件；

（2）采用高精度三坐標測量儀測試切割面垂直方向上的變形輪廓；

（3）將步驟（2）測試得到的兩半試件上對應位置切割面的輪廓數據進行兩兩平均并采用樣條函數進行光滑擬合處理；

（4）以切割成一半試樣尺寸建立三維有限元模型，將步驟（3）獲得的光滑擬合后的切割面輪廓數據反向后作為位移邊界條件施加在有限元模型對應的切割面節點上；施加防止模型剛性移動和轉動的位移約束邊界條件后進行彈性分析，得到的切割面上的垂直方向應力分布即為切割前該平面上的環向應力分布；同時該計算結果也獲得切割前環焊縫試件部分軸向應力分布；

（5）將切割后試件中的一半從焊縫中心位置采用步驟（1）的設備和參數再次切割成兩半；然后采用步驟（2）相同的高精度三坐標測量儀測試第二次切割面垂直方向上的變形輪廓；

（6）將第二次切割后兩切割面的變形輪廓進行平均并采用樣條函數進行光滑擬合處理；

（7）以第二次切割后的試件尺寸建立三維有限元模型，將步驟（6）獲得的切割面光滑輪廓數據反向后作為位移邊界條件施加在有限元模型上的切割面位置對應節點上，施加防止模型剛性平移和轉動的附加位移約束后進行彈性計算；

（8）將步驟（4）的計算結果中與步驟（7）的切割面相同位置的沿軸向方向應力與步驟（7）得到的切割面上的垂直方向應力即軸向應力進行疊加，就獲得焊縫中心位置整個半環面上的軸向應力分布。

2.根據權利要求1所述的測試環焊縫內部雙向殘余應力全貌的方法，其特征在于：所述步驟（1）中的高精度慢走絲線切割機床的切割誤差為[-5，5]μm/m。

3.根據權利要求1所述的測試環焊縫內部雙向殘余應力全貌的方法，其特征在于：所述步驟（1）和步驟（5）中，切割時試件兩端面采用墊鐵夾緊；切割時采用的電極絲為直徑為0.1～0.25mm的銅絲，切割速度小于0.2mm/min。

4.根據權利要求1所述的測試環焊縫內部雙向殘余應力全貌的方法，其特征在于：所述步驟（2）中，高精度三坐標測量儀的測試誤差為[-5，5]μm/m。

5.根據權利要求1所述的測試環焊縫內部雙向殘余應力全貌的方法，其特征在于：所述步驟（2）中，測試第一次切割后的切割面垂直方向上的變形輪廓時，采用分區域測試的方法：焊縫區域的測試點間距≤0.5mm，其它區域的測點間距為≤2mm；所述步驟（5）中，測試第二次切割后的切割面垂直方向上的變形輪廓時，采用不分區域的測試方法：兩個方向測試點間距≤2mm。

6.根據權利要求1所述的測試環焊縫內部雙向殘余應力全貌的方法，其特征在于：所述步驟（2）中，測試第一次切割后的切割面變形輪廓，每一半試件上的兩切割面變形輪廓在相同坐標系下進行測量。