[发明专利]差厚激光拼焊板成形极限图的建立和使用方法

权利要求书

1.差厚激光拼焊板成形极限图的建立方法，其特征在于差厚激光拼焊板的成形极限图由焊接区(包括焊缝和热影响区)、拼焊后薄侧母材的成形极限曲线组合而成；焊接区的成形极限曲线采用M-K失稳理论，引入Hosford屈服函数，结合焊接区材料的性能参数计算获得；拼焊后薄侧母材的成形极限曲线基于厚度梯度准则，结合对拼焊板成形极限试验的有限元仿真计算获得；基于厚度梯度准则建立拼焊后薄侧母材的成形极限曲线时，仿真中拼焊板成形极限试验采用半球凸模胀形试验法，拼焊板试件中焊缝均布置为垂直于主应变方向；当拼焊板成形极限试件的厚度梯度值R达到或接近厚度梯度极值R_C时，该时间步长中主应变最大的节点的主、次应变值即为该试件的极限应变；测得各个试件的极限应变值即可标绘成拼焊后薄侧母材的成形极限曲线。

2.根据权利要求1所述的差厚激光拼焊板成形极限图的建立方法，其特征在于采用M-K理论计算焊接区材料的成形极限曲线时，M-K理论中的初始不均度值f₀是通过对焊接区材料的单拉极限应变值(ε₁，ε₂)样本进行统计分析获得；焊接区材料的(ε₁，ε₂)样本、性能参数如应变硬化指数n、强度系数K等通过对焊缝布置为平行于拉伸方向的差厚激光拼焊板进行单拉试验获得。

3.根据权利要求1所述差厚激光拼焊板成形极限图的建立方法，其特征在于仿真中厚度梯度值R的计算方法为：首先找出厚度最小的节点I，确定该处为颈缩位置；在垂直于颈缩方向找到与节点I相邻的节点II，采用节点I的厚度t_I除以节点II的厚度t_II获得厚度比t_I/t_II，再以厚度比t_I/t_II除以节点I与节点II之间的距离d即可获得拼焊后薄侧母材的厚度梯度值R。

4.根据权利要求1所述差厚激光拼焊板成形极限图的建立方法，其特征在于厚度梯度极值R_C的计算方法为：首先模拟薄侧母材的单向拉伸试验，当单拉试件变形达到最大伸长率时认为材料达到颈缩极限，计算此时的厚度梯度值，作为拼焊板成形极限试验有限元模拟中的厚度梯度极值R_C。

5.根据权利要求1、2所述方法建立的差厚激光拼焊板成形极限图的使用方法，其特征在于测得拼焊板零件危险部位的应变，将其区分为焊接区、拼焊后薄侧母材的应变；分别将焊接区、拼焊后薄侧母材的应变与其对应的焊接区、拼焊后薄侧母材的成形极限曲线进行比较；若测得应变达到或超过与其对应的成形极限曲线，说明拼焊板零件发生失效；若焊接区、拼焊后薄侧母材的应变均低于与其对应的成形极限曲线，说明拼焊板零件可以成功成形。

6.根据权利要求5所述差厚激光拼焊板成形极限图的使用方法，其特征在于对于不同钢种、不同电镀类型、不同厚度钢板焊接而成的激光拼焊板，通过比较它们的焊接区材料、母材成形极限曲线的高度，判断其成形性能的优劣；焊接区材料、拼焊后薄侧母材成形极限曲线位置均最高的拼焊板成形性能最佳；焊接区材料、拼焊后薄侧母材成形极限曲线位置均最低的拼焊板成形性能最差。