[发明专利]一种测试环焊缝内部双向残余应力全貌的方法

摘要

本发明公开了一种测试环焊缝内部双向残余应力全貌的方法，包括以下步骤：将环焊缝试件切割成两半，测试切割面因应力释放而造成的变形，然后将测试变形轮廓光滑拟合后作为三维有限元数值计算的边界条件经弹性计算获得切割前测试件的对应于切割面位置的内部残余应力；两次切割并通过叠加方法获得两个方向的内部残余应力全貌。本发明通过两次切割就能获得管件环焊缝内部双向残余应力全貌，测试效率和测试精度高，适合不同材料、不同管径及壁厚大于4mm的试件内部应力测试；尤其适合测试高能束、惯性摩擦焊接等焊接方法的窄小焊缝内部残余应力。

主权项

一种测试环焊缝内部双向残余应力全貌的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将环焊缝试件采用高精度慢走丝线切割机床沿垂直焊缝方向切割成均匀两半试件；（2）采用高精度三坐标测量仪测试切割面垂直方向上的变形轮廓；（3）将步骤（2）测试得到的两半试件上对应位置切割面的轮廓数据进行两两平均并采用样条函数进行光滑拟合处理；（4）以切割成一半试样尺寸建立三维有限元模型，将步骤（3）获得的光滑拟合后的切割面轮廓数据反向后作为位移边界条件施加在有限元模型对应的切割面节点上；施加防止模型刚性移动和转动的位移约束边界条件后进行弹性分析，得到的切割面上的垂直方向应力分布即为切割前该平面上的环向应力分布；同时该计算结果也获得切割前环焊缝试件部分轴向应力分布；（5）将切割后试件中的一半从焊缝中心位置采用步骤（1）的设备和参数再次切割成两半；然后采用步骤（2）相同的高精度三坐标测量仪测试第二次切割面垂直方向上的变形轮廓；（6）将第二次切割后两切割面的变形轮廓进行平均并采用样条函数进行光滑拟合处理；（7）以第二次切割后的试件尺寸建立三维有限元模型，将步骤（6）获得的切割面光滑轮廓数据反向后作为位移边界条件施加在有限元模型上的切割面位置对应节点上，施加防止模型刚性平移和转动的附加位移约束后进行弹性计算；（8）将步骤（4）的计算结果中与步骤（7）的切割面相同位置的沿轴向方向应力与步骤（7）得到的切割面上的垂直方向应力即轴向应力进行叠加，就获得焊缝中心位置整个半环面上的轴向应力分布。