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DIC技术在金属薄板高温焊接变形测试中的应用

时间:2021-03-25 20:48 点击:

焊接变形是影响焊接质量的重要因素。焊接焊缝区的变形,不仅会影响结构的尺寸精度和外观,而且会降低其承载能力和机械性能,控制和调整焊接变形是十分重要的。
 
某知名大学实验室拟对部件焊接过程焊缝区的变形机理进行研究,合理评估焊接过程中产生的应力应变,优化工艺设计,为结构完整性评估提供数据积累。
 
焊接变形测试难题
 
焊接过程焊缝区的变形机理研究是长期存在的难题,采用数值模拟和仿真误差大,数值需进一步通过焊接实验测量验证。
 
由于焊缝区存在1000度以上高温,接触式测量方法受温度的影响,难以有效地测量高温环境下的材料或结构表面的位移,这是困扰焊接研究长期未解决的问题。
 
1、偏向于测量点位移,无法全场测量
 
2、测温元件容易在高温下受损
 
3、易干扰测量区的温度场
 
三维全场应变测量方案
 
数字图像相关法(DIC)由于具有非接触、大/小尺度测量、全场/局部测量、可视化等优点,在焊接温度场测量中得到越来越多的应用。
 
本实验拟研究高温焊接环境下,采用新拓三维非接触式XTDIC全场应变测量系统,测试被焊接板件的表面位移和应变分布,可有效避免温度对测试过成中造成的影响。
 
制斑。擦拭被测试样表面,保证其干净无油污。由于此次焊接属于高温实验,在被测试样表面上喷涂黑白耐高温喷漆,形成散斑图案。
 
图像采集。前期准备工作结束后,机器人在另一侧开始进行焊接,XTDIC系统在被测面同步采集,直至焊接结束。
 
分析计算。在XTDIC系统软件中创建散斑域,添加种子点,点击自动计算即可完成采集图像的计算。
 
测试方法能够非常直观地显示薄板构件在整个焊接过程中表面的三维形貌和变形场,为研究焊接变形规律提供一种有效手段。
 
结果分析。将有限元模拟结果与XTDIC应变测量系统实测结果进行比较,二者趋势基本一致。如图所示:
 
DIC技术用于金属薄板焊接变形测试,最大优点就是不但记录焊接变形最终状态的位移和应变,而且能够直观、准确地测量薄板在焊接过程的表面形貌、三维位移场和应变场,为焊接变形的研究提供真实有效和可视化的结果和数据。
 
由于非接触式光学测试技术(DIC技术)测试方法的非接触性、测试结果数据量丰富、全面真实地全程记录构件变形行为等特点,越来越多地被应用于焊接变形测试及结构件的力学性能研究。
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