[發(fā)明專利]一種基于焊接微區(qū)性能的焊接接頭低周疲勞性能評價方法

有效

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• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112846601B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 張建勛;徐甄真;朱波
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種基于焊接微區(qū)性能的焊接接頭低周疲勞性能評價方法，其特征在于，對棒狀試樣標距段建立有限元模型，將有限元模型劃分不同微區(qū)，并賦予各微區(qū)彈性性能和塑性性能，再對有限元模型施加位移載荷，計算不同名義應變下標距段內(nèi)的局部應變分布，根據(jù)局部應變分布計算不同名義應變下的塑性區(qū)局部應變，通過賦予各微區(qū)彈塑性力學性能的彈塑性有限元計算得到的塑性區(qū)局部應變，評估焊接接頭軟化區(qū)低周疲勞性能；

其中，對焊縫為鎳基合金、母材為馬氏體耐熱鋼的焊接接頭進行金相分析，得到焊接接頭的宏觀形貌，根據(jù)宏觀形貌分析微區(qū)數(shù)量和微區(qū)尺寸，將有限元模型劃分不同微區(qū)；

彈性性能通過以下過程得到：將熱影響區(qū)的彈性模量和泊松比設置為與母材相同，得到微區(qū)材料屬性中的彈性性能；

塑性性能通過以下過程得到：根據(jù)母材與焊縫的強度與硬度值的線性關系計算各個熱影響區(qū)的強度；再根據(jù)各個熱影響區(qū)的強度和硬度計算接頭各個微區(qū)的應變硬化指數(shù)，得到微區(qū)材料屬性中的塑性性能；

接頭各個微區(qū)的應變硬化指數(shù)通過下式計算：

式中：n為應變硬化指數(shù)；σ_y為屈服強度；Hv為顯微硬度；E為彈性模量；

疲勞壽命通過以下過程得到：將焊接接頭熱影響區(qū)的中間位置放置于棒狀試樣標距段的中間位置，使得標距段內(nèi)母材和焊縫的體積相同，將引伸計測得的名義應變作為低周疲勞試驗的控制參量，得到不同名義應變水平下焊接接頭的疲勞壽命；

根據(jù)局部應變分布計算不同名義應變下的塑性區(qū)局部應變的具體過程如下：找到棒狀試樣表面應變的最大點，定義為應變熱點，經(jīng)過應變熱點且垂直于載荷方向的截面定義為危險截面，提取應變熱點所在塑性區(qū)內(nèi)的危險截面與棒狀試樣表面的交線上所有節(jié)點的應變，并計算平均值，將該平均值定義為塑性區(qū)局部應變，計算不同名義應變對應的塑性區(qū)局部應變。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于焊接微區(qū)性能的焊接接頭低周疲勞性能評價方法，其特征在于，各個微區(qū)的平均硬度值通過以下過程得到：通過顯微硬度試驗，得到焊接接頭各個微區(qū)的平均硬度值。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于焊接微區(qū)性能的焊接接頭低周疲勞性能評價方法，其特征在于，根據(jù)低周疲勞試驗得到不同名義應變水平下焊接接頭的疲勞壽命，根據(jù)彈塑性有限元計算得到不同名義應變下的塑性區(qū)局部應變，根據(jù)疲勞壽命和對應的塑性區(qū)局部應變，采用Manson-Coffin公式評價焊接接頭的低周疲勞性能。