[發明專利]一種焊接結構件疲勞裂紋擴展應變表征關聯方法

在審

• 申請號: 202110521380.3
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113281151A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 尤學剛;張秀林;趙雷;尹彥坤;張西亮;陳慶虎;唐星;徐連勇;蘇沫林
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海石油（中國）有限公司海南分公司;天津大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06;G01N3/12;G01N1/28;G01N1/32
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本說明書實施例公開了一種焊接結構件疲勞裂紋擴展應變表征關聯方法。所述方法包括：步驟1，對單邊缺口試樣進行處理，制備金相面和散斑面；步驟2，將步驟1中處理后的試樣通過夾塊固定在電液伺服疲勞機，設定疲勞試驗參數后，采用標定板對試樣進行標定；采用體視顯微鏡觀察金相面，采用工業相機拍攝散斑面；步驟3，開始疲勞試驗，當裂紋擴展時，暫停疲勞試驗機，采用體視顯微鏡觀察裂紋擴展過程并測量裂紋長度；采用工業相機拍攝散斑面，并獲得試樣應變場及最大應變，記錄疲勞循環次數；步驟4，重新開始疲勞試驗，反復重復步驟3，直至裂紋長度為預設長度時結束實驗，計算試樣應變場及最大應變值，生成循環次數?最大應變?裂紋長度關聯圖。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，尤其涉及一種焊接結構件疲勞裂紋擴展應變表征關聯方法。

背景技術

海洋平臺中的焊接結構件中部分區域應力較為集中，是疲勞危險部位，且該部位還會受到海水沖擊、腐蝕等影響，減少疲勞壽命。應變是材料在外力和非均勻溫度場等因素作用下物體局部的相對變形，是構建焊接結構件材料本構方程重要因素之一。目前材料應變計算主要是通過應變片、有限元模擬等方法獲得，但應變片操作過程復雜，且在高頻、高載荷疲勞過程中，應變片易脫落；有限元雖可較為精確獲得理想狀態下材料應變場，但在實際工程中，焊接結構件中不可避免的存在缺陷，破壞有限元中應力平衡狀態，導致有限元計算結果與實際應用有一定出入。因此，需表征疲勞過程中應變場變化規律。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種焊接結構件疲勞裂紋擴展應變表征關聯方法，該方法能夠簡單、精準地關聯焊接結構件中母材、熱影響區、熔合區等循環次數、最大應變及裂紋長度之間關系，揭示疲勞過程中材料應變場變化規律，獲得疲勞裂紋擴展過程中應變場，為我國海洋石油工程及其應用材料提供重大理論依據及指導意義。

為解決上述技術問題，本說明書實施例是這樣實現的：

本說明書實施例提供的一種焊接結構件疲勞裂紋擴展應變表征關聯方法，所述方法包括：

步驟1，對單邊缺口試樣的前表面進行拋光處理，制備金相面；在所述單邊缺口試樣的后表面噴漆制備散斑面；

步驟2，將步驟1中處理后的單邊缺口試樣通過夾塊固定在電液伺服疲勞機，設定疲勞試驗參數后，采用標定板對所述單邊缺口試樣進行標定；采用體視顯微鏡觀察所述金相面，采用工業相機拍攝所述散斑面；

步驟3，開始疲勞試驗實驗，當裂紋擴展時，暫停疲勞試驗機，采用所述體視顯微鏡觀察裂紋擴展過程并測量裂紋長度；采用所述工業相機拍攝所述散斑面，并獲得試樣應變場及最大應變，記錄疲勞循環次數；

步驟4，重新開始疲勞試驗，反復重復步驟3，直至裂紋長度為預設長度時結束實驗，計算試樣應變場及最大應變值，生成循環次數-最大應變-裂紋長度關聯圖。

可選的，在所述單邊缺口試樣的后表面噴漆制備散斑面，具體包括：

在所述單邊缺口試樣的后表面噴灑白色啞光漆，直至白色啞光漆覆蓋所述單邊缺口試樣的缺口，然后吹干噴漆，在覆蓋所述白色啞光漆的試樣表面噴灑黑色啞光漆，然后吹干噴漆，制備散斑面。

可選的，所述體視顯微鏡與所述單邊缺口試樣之間設有環形光源，工業相機與所述單邊缺口試樣之間設有環形光源。

可選的，所述體視顯微鏡及所述工業相機由三腳架固定。

可選的，所述采用測量軟件測量裂紋長度，具體包括：設定裂紋起始點，在水平方向上設定裂紋長度終點，結合標定板獲得裂紋投影長度。

可選的，所述疲勞試驗機的暫停時間范圍為20s~60s。

可選的，噴灑白色啞光漆的噴射高度為20~35 cm，噴射角度為30~45°，噴射距離為20~30 cm。