[發(fā)明專利]一種獲取焊接材料非線性混合硬化模型的方法

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• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114121189A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐濟(jì)進(jìn);付立銘;袁勇;尹宏飛;單愛黨;谷月峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 田婷

本發(fā)明提供的一種獲取焊接材料非線性混合硬化模型的方法，包括以下步驟：對焊接材料進(jìn)行等溫多級循環(huán)拉壓試驗(yàn)，獲取焊接材料在設(shè)定溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線；計(jì)算焊接材料的拉伸階段的屈服強(qiáng)度、最大拉應(yīng)力和壓縮階段的屈服強(qiáng)度；計(jì)算內(nèi)應(yīng)力、隨動硬化模型比例、等向硬化模型比例；確定A?F非線性隨動硬化模型的模型參數(shù)；將P_KinX+P_IsoY作為焊接材料的非線性混合硬化模型。本方法基于硬化模型準(zhǔn)則和大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，推導(dǎo)隨動硬化模型和等向硬化模型比例計(jì)算方法，可以定量地確定等向硬化模型比例；結(jié)合A?F非線性隨動硬化模型和等向硬化模型，建立的非線性混合硬化模型可準(zhǔn)確地計(jì)算焊接過程中材料的熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變演化過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種獲取焊接材料非線性混合硬化模型的方法。

背景技術(shù)

先進(jìn)超超臨界火力發(fā)電技術(shù)是一種碳排放量低、發(fā)電效率高、產(chǎn)物污染小的燃煤發(fā)電技術(shù)。由于工作溫度、壓力條件苛刻，對材料的高溫力學(xué)性能、高溫抗腐蝕性能以及高溫蠕變性能提出更高的要求。焊接殘余應(yīng)力和變形將影響先進(jìn)超超臨界機(jī)組關(guān)鍵部件(如主管道、高溫轉(zhuǎn)子)的服役性能，全面評價(jià)關(guān)鍵部件焊接殘余應(yīng)力對關(guān)鍵部件焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化以及服役性能評估具有重要的研究價(jià)值。

采用科學(xué)的焊接數(shù)值模擬技術(shù)和少量的試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，將研究模式從“理論—試驗(yàn)—生產(chǎn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄碚摗?jì)算機(jī)模擬—生產(chǎn)”，是當(dāng)今信息時(shí)代發(fā)展的趨勢，為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝制定及優(yōu)化、結(jié)構(gòu)安全性評估以及失效分析等方面提供重要支持，不僅節(jié)約大量試驗(yàn)所需人力物力，而且提高焊接熱加工的科學(xué)水平。但是，在焊接數(shù)值模擬中，傳統(tǒng)的等向硬化模型和隨動硬化模型無法準(zhǔn)確地預(yù)測焊接過程材料的熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，從而導(dǎo)致預(yù)測的焊接殘余應(yīng)力與實(shí)際值偏差較大。最近發(fā)展的非線性混合硬化模型可以更加準(zhǔn)確地表征焊接過程熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，盡管已成功地應(yīng)用于核電關(guān)鍵部件的焊接數(shù)值模擬中(如安全端的焊接數(shù)值模擬)，但是在建立非線性混合硬化模型時(shí)，等向硬化模型比例采用假設(shè)法確定，缺乏科學(xué)合理的試驗(yàn)手段和計(jì)算方法。

因此，如何建立一種焊接過程材料的應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)表征方法，提出一種科學(xué)合理的等向硬化模型比例計(jì)算方法，構(gòu)建準(zhǔn)確的非線性混合硬化模型表征焊接過程材料熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系成為業(yè)界亟待解決的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種獲取焊接材料非線性混合硬化模型的方法，以解決焊接材料的非線性混合硬化模型不能準(zhǔn)確表征焊接材料熱彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種獲取焊接材料非線性混合硬化模型的方法，所述方法包括以下步驟：

S1、對焊接材料進(jìn)行等溫多級循環(huán)拉壓試驗(yàn)，獲取所述焊接材料在設(shè)定溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線；

S2、提取每次循環(huán)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，分別計(jì)算每次循環(huán)的拉伸階段的屈服強(qiáng)度σ_yn、最大拉應(yīng)力σ_Fmaxn和壓縮階段的屈服強(qiáng)度σ_Rn，將所有次循環(huán)的拉伸階段的屈服強(qiáng)度σ_yn的平均值作為所述焊接材料的拉伸階段的屈服強(qiáng)度σ_y，將所有次循環(huán)的最大拉應(yīng)力σ_Fmaxn的平均值作為所述焊接材料的最大拉應(yīng)力σ_Fmax，將所有次循環(huán)的壓縮階段的屈服強(qiáng)度σ_Rn的平均值作為所述焊接材料的壓縮階段的屈服強(qiáng)度σ_R，其中，所述等溫多級循環(huán)拉壓試驗(yàn)的級數(shù)≥2，每一級的循環(huán)次數(shù)n≥2；

S3、根據(jù)公式計(jì)算內(nèi)應(yīng)力σ，根據(jù)公式計(jì)算隨動硬化模型比例P_Kin，根據(jù)公式P_Iso＝1-P_Kin計(jì)算等向硬化模型比例P_Iso；

S4、采用第一次循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線的數(shù)據(jù)擬合A-F非線性隨動硬化模型，確定A-F非線性隨動硬化模型的模型參數(shù)；