[發明專利]基于宏觀應力與殘余應力拓度的箱型結構重變形量預測方法

在審

• 申請號: 202010086804.3
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111339699A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 朱林;王鵬;黃嘉銘;韓清振;孫進;郭廣明
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G01L1/25;G01L5/00;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.基于宏觀應力與殘余應力拓度的箱型結構重變形量預測方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1.箱型結構焊縫區域殘余應力檢測：

采用殘余應力測試裝置對箱型結構焊縫處每隔預設間隔取一個點i進行殘余應力的測試，i＝1,2,3...N，i為點的標號；獲得某一點i對應XYZ三維坐標系中于X方向上的殘余應力σ_xi、對應于Y方向上的殘余應力σ_yi、對應于Z方向上的殘余應力σ_zi；

箱型結構焊縫處每個測量點i的殘余應力總值σ_ri表示為：

其中，σ_ri為箱型結構焊縫處每個測量點的殘余應力總值；β_xi為箱型結構所對應的X向殘余應力混合修正系數；β_yi為箱型結構所對應的Y向殘余應力混合修正系數；β_zi為箱型結構所對應的Z向殘余應力混合修正系數；C_max(β_xi,β_yi,β_zi)為β_xi，β_yi，β_zi這三個參數中的最大值；i為取點的標號，i＝1,2,3...N；

其中C_max(σ_xi,σ_yi,σ_zi)為σ_xi，σ_yi，σ_zi這三個參數中的最大值；L為殘余應力測量的點距；

得到箱型結構焊縫處每個測量點的殘余應力總值σ_ri后，對焊縫上的殘余應力分布函數進行擬合獲得F(p)＝β_總·(A₁P³+A₂P²+A₃P+A₄)

其中，A₁，A₂，A₃，A₄為分布函數的擬合系數；F(p)為焊縫上殘余應力分布函數；p為焊縫上任意一點距離焊縫初始點位置的距離；β_總為箱型結構所對應的名義殘余應力混合修正系數；

其中為i＝1,2,3...N上β_xi的疊加和；為i＝1,2,3...N上β_yi的疊加和；為i＝1,2,3...N上β_zi的疊加和；

S2.工況條件下結構宏觀應力畸變區域系數的計算：

建立箱型結構的有限元分析模型，在有限元軟件中對其進行網格劃分，并按照實行工況條件輸入載荷與邊界約束，最后進行求解以確定箱型結構焊縫處的應力分布及最容易出現損傷的區域位置，并在有限元軟件中自動生成該區域面積為A；

在實際工況條件下工作的箱型結構中，對上述通過有限元分析手段確定的最容易出現損傷的區域上選擇n個均勻分布的點，并對這n個點在一段時間0到t_m時間內所對應的宏觀應力σ_qt進行測量，q為測量點的標記，q＝1,2...n，t為測量的對應時間；

計算最容易出現損傷的區域中每個測量點宏觀應力的最大間隔值：

其中，σ_Jq為最容易出現損傷的區域中每個測量點宏觀應力的最大間隔值；C_max(σ_qt)為第q個測量點在0到t_m時刻內所有監測宏觀應力中的最大值；C_min(σ_qt)為第q個測量點在0到t_m時刻內所有監測宏觀應力中的最小值；t_max為C_max(σ_qt)所對應的時間點；t_min為C_min(σ_qt)所對應的時間點；σ_m為數據監測的總時間；為第q個測量點的宏觀應力平均值；

然后計算工況應力條件下結構宏觀應力的畸變區域系數B

其中，A為有限元軟件中箱型結構焊縫處的應力分布及最容易出現損傷的區域的面積；C(σ_Jq)_max為n個測量點宏觀應力最大間隔值中的最大值；C(σ_Jq)_min為n個測量點宏觀應力最大間隔值中的最小值；y為最容易出現損傷的區域的面積變量；

S3.基于畸變區域系數的焊縫區域殘余應力修正：

在上述過程的基礎上，基于畸變系數對焊縫區域殘余應力進行修正；

計算修正后的殘余應力值σ_c為

其中,B為工況應力條件下結構宏觀應力的畸變區域系數；i為取點的標號，i＝1,2,3...N；N為殘余應力測量時取點的最大值；σ_ri為箱型結構焊縫處每測量點的殘余應力總值；β_總為箱型結構所對應的名義殘余應力混合修正系數；

S4.考慮工況應力峰谷效應的殘余應力拓度計算：

在上述過程的基礎上，計算考慮工況應力峰谷效應的殘余應力拓度D

其中，D為慮工況應力峰谷效應的殘余應力拓度；為為第q個測量點的宏觀應力平均值；C_max(σ_qt)為第q個測量點在0到t_m時刻內所有監測宏觀應力中的最大值；C_min(σ_qt)為第q個測量點在0到t_m時刻內所有監測宏觀應力中的最小值；σ_c修正后的殘余應力值；β_總為箱型結構所對應的名義殘余應力混合修正系數；

S5.基于宏觀應力與殘余應力拓度的箱型結構重變形量計算：

在上述過程的基礎上，基于宏觀應力與殘余應力拓度計算最容易出現損傷的區域中每個測量點的結構重變形值ε_q，q為測量點的標記，q＝1,2，...n；

其中，為為第q個測量點的宏觀應力平均值；D為考慮工況應力峰谷效應的殘余應力拓度；σ_c為修正后的殘余應力值；E為彈性模量。