基于數(shù)字圖像相關的焊接件斷裂性能研究.pdf

1、焊接過程不可避免地在焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生復雜的三維殘余應力場和微觀缺陷。工作在復雜載荷和服役環(huán)境中的焊接件，在工作載荷和殘余應力的聯(lián)合作用下，其中的微觀缺陷就會萌發(fā)并擴展為裂紋，甚至導致突發(fā)性災難性事故。因而研究在工作載荷和焊接殘余應力作用下材料斷裂參數(shù)的變化規(guī)律具有重要意義。
　　本文采用數(shù)字圖像相關技術對焊接殘余應力影響下焊接件的斷裂性能進行了實驗研究。采用標準件與焊接件進行對比實驗，通過改變焊縫中心與裂紋尖端的距離，得到裂紋尖

2、端處于不同殘余應力區(qū)域的焊接件。對經(jīng)過殘余應力測量的試件與標準件一起進行室溫拉伸實驗，實驗過程中采用數(shù)字圖像相關測量系統(tǒng)采集試件表面的散斑圖像;利用VIC-2D軟件對散斑圖進行處理得到了各試件表面的位移場與應變場云圖。利用VIC-2D軟件得到的位移場與應變場數(shù)據(jù)，計算并分析了小載荷條件下，各試件裂紋尖端附近應力強度因子、J積分值等斷裂參數(shù)，提取了大載荷時，裂紋尖端張開位移值并通過CTOD與J積分的關系計算得到J積分值。分析結果表明，在較

3、小的外加載荷時，焊接殘余應力會對焊接件的斷裂性能產(chǎn)生明顯影響:殘余拉應力會增大各斷裂參數(shù)的值，降低材料抵抗斷裂的能力，促進裂紋張開與擴展;殘余壓應力會減小各斷裂參數(shù)的值，提高材料抵抗斷裂的能力，抑制裂紋張開與擴展。在大載荷條件時，材料斷裂參數(shù)受焊接殘余應力的影響不明顯，外加載荷成為斷裂的主導因素。
　　本文主要進行了以下工作:
　　(1)首先介紹了課題提出的背景與意義。介紹了國內(nèi)外焊接殘余應力對材料斷裂性能影響研究的進展與現(xiàn)

4、狀;介紹了數(shù)字圖像相關方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。
　　(2)闡述說明論文涉及到的基本理論。包括:焊接件焊接殘余應力相關知識、斷裂力學中斷裂參數(shù)相關知識以及數(shù)字圖像相關方法的基本原理與理論。
　　(3)敘述了本文的實驗方法與過程。包括整體實驗方案的確定、實驗材料與試件的制備、試件的焊接方法與焊接參數(shù)、焊接試件的殘余應力測量方法與設備、斷裂參數(shù)測量系統(tǒng)以及試件拉伸實驗的步驟等。
　　(4)介紹了實驗結果以及對結果的分