[发明专利]一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法

权利要求书

1.一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取试样加工段，加工段包含整个焊缝以及焊缝两侧所连接的第一母材和第二母材，第一母材和第二母材的长度大于试样夹持段的长度；

S2、设计包含焊缝全壁厚的拉伸试样结构；

S3、通过慢走丝线切割沿垂直于焊缝方向的平面从厚度方向对拉伸试样结构进行切割；

S4、对拉伸试样结构的焊缝进行打磨及腐蚀处理；

S5、对步骤S4处理后的拉伸试样结构进行拉伸加载，并对实验过程中的拉伸试样结构表面进行变形原位观察，具体为：

S501、将腐蚀好的拉伸试样结构夹持在夹具上，拉伸试样结构的测试段距两个夹具之间的距离相同且拉伸试样结构长度方向垂直于水平方向，在拉伸试样结构的夹持段标记夹具的夹持位置；

S502、使用高速摄像机对拉伸试样结构被腐蚀的一面进行录像，拉伸试样结构的测试段位于高速摄像机画面的正中央位置，拍摄拉伸试样结构的照片作为对比；

S503、取下拉伸试样结构，对拉伸试样结构被腐蚀的测试段表面喷射均匀分布的散斑；

S504、将拉伸试样结构重新安装在相同位置处，对拉伸试样结构进行准静态拉伸，同时利用高速摄像机对实验过程中拉伸试样结构表面的变形情况进行拍摄，直至试样测试段发生大变形并破坏；

S505、对拉伸试样结构变形过程的照片进行处理，得到焊缝受拉伸载荷过程中特征区域的变形随拉伸时间分布变化历史，获得焊缝特征区域损伤的初始位置及演化过程；

S6、分别进行焊缝强弱匹配分析、特征区域应变演化过程分析、焊缝损伤产生与演化过程分析，完成焊缝特征区域变形损伤演化规律实验；

焊缝强弱匹配分析具体为：

对焊缝横向拉伸试验获得的DIC处理结果进行分析，将获得的焊缝横向拉伸实验过程中试样测试段表面应变分布图片随时间进行排列，将准静态拉伸试验机输出的拉伸载荷-时间数据用数据处理软件画成曲线，横轴为时间，纵轴为拉伸载荷；

观察结果图片在不同时刻的应变分布情况，寻找试样表面出现损伤的照片及对应的时间，若损伤出现在焊缝位置，则焊缝为弱匹配；

若损伤出现在母材位置，则焊缝为强匹配；同时通过拉伸载荷-时间曲线获得试样表面出现损伤时对应的拉伸载荷，拉伸载荷除以试样测试段横截面积，获得焊缝薄弱区域的抗拉强度；

特征区域应变演化过程具体为：

对于横向拉伸试验，在DIC处理后的照片上，在焊缝盖面层、填充层、焊跟、两侧热影响区及两侧的第一母材和第二母材区域分别取一块区域，导出各区域内应变平均值随时间的变化曲线，将各个变化曲线绘制在同一张图中，观察各区域应变随时间的变化趋势，分析不同区域变形速度之间的差异，获得在不同拉伸变形阶段焊缝内部的变形主导区域及不同位置的变形容量差异；

对于纵向拉伸试验，在DIC处理后的照片上，在焊缝盖面层、填充层和焊跟分别取一块区域，导出各区域内应变平均值随时间的变化曲线，将各个变化曲线绘制在同一张图中，观察各区域应变随时间的变化趋势，分析不同区域变形速度之间的差异，获得在不同拉伸变形阶段焊缝内部的变形主导区域及不同位置的变形容量差异；

焊缝损伤产生与演化过程具体为：

将DIC处理后的焊缝应变分布图随时间进行排列，观察焊缝应变集中区域随时间的变化，同时寻找焊缝损伤的初始位置及其扩展路径。

2.根据权利要求1所述的焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法，其特征在于，步骤S2中，拉伸试样结构包括焊缝区域(8)，焊缝区域(8)为倒圆台型结构，设置在第一母材(1)和第二母材(2)之间，焊缝区域(8)与第一母材(1)之间设置有第一热影响区(6)，焊缝区域(8)与第二母材(2)之间设置有第二热影响区(7)，焊缝区域(8)上至下依次为焊缝盖面层(3)、焊缝填充层(4)和根焊层(5)。

3.根据权利要求2所述的焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法，其特征在于，焊缝试样结构包括横向拉伸试样，横向拉伸试样用于研究焊缝受垂直于焊缝方向的拉伸载荷，为变厚度的板状结构，横向拉伸试样的平面垂直于焊缝区域(8)的焊接方向，长度方向跨越焊缝区域(8)及两侧的第一母材(1)和第二母材(2)。