[發明專利]一種基于焊接微區性能的焊接接頭低周疲勞性能評價方法

有效

• 申請號: 202110019325.4
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112846601B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（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，并賦予各微區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的局部應變分布，根據局部應變分布計算不同名義應變下的塑性區局部應變，通過賦予各微區彈塑性力學性能的彈塑性有限元計算得到的塑性區局部應變，評估焊接接頭軟化區低周疲勞性能；

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，根據宏觀形貌分析微區數量和微區尺寸，將有限元模型劃分不同微區；

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

塑性性能通過以下過程得到：根據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的強度；再根據各個熱影響區的強度和硬度計算接頭各個微區的應變硬化指數，得到微區材料屬性中的塑性性能；

接頭各個微區的應變硬化指數通過下式計算：

式中：n為應變硬化指數；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；

根據局部應變分布計算不同名義應變下的塑性區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內的危險截面與棒狀試樣表面的交線上所有節點的應變，并計算平均值，將該平均值定義為塑性區局部應變，計算不同名義應變對應的塑性區局部應變。

2.根據權利要求1所述的一種基于焊接微區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的平均硬度值。

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