專利名稱：焊接殘余應(yīng)力消除效果可視變形評(píng)價(jià)系統(tǒng)的制作方法
一、所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于材料加工工程，特別涉及焊接殘余應(yīng)力消除效果可視變形評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
消除焊接殘余應(yīng)力的過(guò)程實(shí)質(zhì)，是將焊縫及其附近的拉伸應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生一定程度的拉伸塑性應(yīng)變，從而抵消焊接應(yīng)力場(chǎng)。如整體和局部高溫消除應(yīng)力處理是利用金屬屈服點(diǎn)的降低和保溫過(guò)程中應(yīng)力松馳，使拉伸區(qū)產(chǎn)生塑性應(yīng)變的；錘擊消除應(yīng)力分別是用錘擊產(chǎn)生的沖擊力使殘余拉應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生拉伸塑性應(yīng)變；振動(dòng)消除應(yīng)力的基本原理可以認(rèn)為是在振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的交變載荷與殘余應(yīng)力疊加，其拉伸載荷產(chǎn)生拉伸塑性變形，因而殘余應(yīng)力降低。根據(jù)塑性變形中體積不可壓縮理論，在焊縫及其附近的伸長(zhǎng)塑性變形也必然導(dǎo)致在另外一個(gè)或兩個(gè)方向的縮短塑性變形，這些都是本發(fā)明研究所注意的可視變形。
本發(fā)明是一種基于可視變形的解決方案，將消除焊接殘余應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生的可視變形和殘余應(yīng)力聯(lián)系起來(lái)，利用測(cè)量可視變形評(píng)定焊接殘余應(yīng)力消除效果的新方法。本發(fā)明的目的是解決焊接殘余應(yīng)力消除效果的評(píng)價(jià)問(wèn)題。消除焊接殘余應(yīng)力必然伴隨著變形的產(chǎn)生，所產(chǎn)生的可視變形也必然和內(nèi)部殘余應(yīng)力存在著一定的聯(lián)系，它反映著內(nèi)部應(yīng)力消除的某種狀態(tài)。如果建立了這種關(guān)系，就可以通過(guò)對(duì)可視變形的測(cè)量，經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算而獲得殘余應(yīng)力的消除效果。
在系統(tǒng)中采用的三種獲得基本數(shù)據(jù)的方法，可以獲得可視變形的信息，采用以下的技術(shù)方案1)超聲波法利用超聲波法進(jìn)行消除殘余應(yīng)力前后的厚度測(cè)量，研究消除殘余應(yīng)力處理產(chǎn)生的板厚方向的可視變形，在應(yīng)力場(chǎng)特征點(diǎn)，測(cè)量消除殘余應(yīng)力前后的厚度差的基本量。
2)數(shù)值計(jì)算法殘余應(yīng)力的消除過(guò)程可以通過(guò)粘彈塑性有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬分析；其數(shù)值計(jì)算基于結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS模式，利用數(shù)值計(jì)算分析研究焊接殘余應(yīng)力消除效果和可視變形的關(guān)系，并和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)比。
3)圖像處理法由于殘余應(yīng)力消除產(chǎn)生的可視變形較小，為了提高測(cè)量的精度和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可靠性，采用激光高精度可視變形檢測(cè)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)測(cè)試焊接構(gòu)件特征點(diǎn)在消除應(yīng)力處理前后的相對(duì)位置變化，確定可視變形的大小。
本發(fā)明不僅對(duì)于焊接產(chǎn)品的殘余應(yīng)力消除和無(wú)損評(píng)價(jià)，提高重要焊接結(jié)構(gòu)的可靠性具有重要的意義，而且對(duì)于具有殘余應(yīng)力消除問(wèn)題的材料和結(jié)構(gòu)同樣具有參考意義和應(yīng)用價(jià)值。發(fā)明有望成為一種有使用價(jià)值的產(chǎn)品，形成相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。


圖1是表示本發(fā)明系統(tǒng)的框圖，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，在系統(tǒng)中采用的三種獲得基本數(shù)據(jù)的方法是1)超聲波法利用超聲波法進(jìn)行消除殘余應(yīng)力前后的厚度測(cè)量，研究消除殘余應(yīng)力處理產(chǎn)生的板厚方向的可視變形。超聲波用于測(cè)量厚度尺寸已非常成熟，也有很多的相關(guān)設(shè)備。本發(fā)明采用美國(guó)泛美25DL高精度超聲測(cè)厚儀進(jìn)行高精確、可靠及高重復(fù)性良好的厚度測(cè)量。在應(yīng)力場(chǎng)特征點(diǎn)，如焊縫中心等，測(cè)量消除殘余應(yīng)力前后的厚度差，這是反映可視變形的基本量。
2)數(shù)值計(jì)算法殘余應(yīng)力的消除過(guò)程可以通過(guò)粘彈塑性有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬分析。本發(fā)明的數(shù)值計(jì)算基于結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS模式，要充分考慮焊接的特點(diǎn)。利用數(shù)值計(jì)算分析研究焊接殘余應(yīng)力消除效果和可視變形的關(guān)系，并和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)比；3)圖像處理法由于殘余應(yīng)力消除產(chǎn)生的可視變形較小，為了提高測(cè)量的精度和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可靠性，采用激光高精度可視變形檢測(cè)系統(tǒng)，測(cè)試焊接構(gòu)件特征點(diǎn)在消除應(yīng)力處理前后的相對(duì)位置變化，確定可視變形的大小。
這個(gè)殘余應(yīng)力消除效果評(píng)價(jià)系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)來(lái)源包括三個(gè)路徑第一路徑是圖中“被測(cè)構(gòu)件”是指焊接產(chǎn)品，通過(guò)“超聲波探測(cè)”部分測(cè)量消除殘余應(yīng)力前后的板厚變化，測(cè)試結(jié)果經(jīng)過(guò)“圖像數(shù)據(jù)采集器”變換后進(jìn)入“消除效果評(píng)價(jià)”中；第二路徑是利用“激光測(cè)量系統(tǒng)”測(cè)量“焊接產(chǎn)品”某特征點(diǎn)或區(qū)域的位置變化，測(cè)量結(jié)果經(jīng)“圖像數(shù)據(jù)采集器”輸入到“消除效果評(píng)價(jià)”中；第三路徑是采用數(shù)值計(jì)算得到殘余應(yīng)力消除的效果，數(shù)據(jù)傳入“消除效果評(píng)價(jià)”中?！跋Чu(píng)價(jià)”部分經(jīng)過(guò)分析運(yùn)算得到結(jié)果傳入“輸出設(shè)備”，從而完成焊接殘余應(yīng)力消除效果的評(píng)價(jià)。本發(fā)明不僅對(duì)于焊接產(chǎn)品的殘余應(yīng)力消除和無(wú)損評(píng)價(jià)，提高重要焊接結(jié)構(gòu)的可靠性具有重要的意義，而且對(duì)于具有殘余應(yīng)力消除問(wèn)題的材料和結(jié)構(gòu)同樣具有參考意義和應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明有望成為一種有使用價(jià)值的產(chǎn)品，形成相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.焊接殘余應(yīng)力消除效果可視變形評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于在系統(tǒng)中采用三種獲得基本數(shù)據(jù)的方法，以獲得可視變形的信息；1)超聲波法利用超聲波法進(jìn)行消除殘余應(yīng)力前后的厚度測(cè)量，研究消除殘余應(yīng)力處理產(chǎn)生的板厚方向的可視變形，在應(yīng)力場(chǎng)特征點(diǎn)，測(cè)量消除殘余應(yīng)力前后的厚度差的基本量；2)數(shù)值計(jì)算法殘余應(yīng)力的消除過(guò)程可以通過(guò)粘彈塑性有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬分析；其數(shù)值計(jì)算基于結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS模式，利用數(shù)值計(jì)算分析研究焊接殘余應(yīng)力消除效果和可視變形的關(guān)系，并和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；3)圖像處理法由于殘余應(yīng)力消除產(chǎn)生的可視變形較小，采用激光高精度可視變形檢測(cè)系統(tǒng)，測(cè)試焊接構(gòu)件特征點(diǎn)在消除應(yīng)力處理前后的相對(duì)位置變化，確定可視變形的大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及焊接殘余應(yīng)力消除效果可視變形評(píng)價(jià)系統(tǒng),包括三個(gè)路徑:第一路徑是被測(cè)構(gòu)件超聲波探測(cè)部分測(cè)量消除殘余應(yīng)力前后的板厚變化,測(cè)試結(jié)果經(jīng)過(guò)圖像數(shù)據(jù)采集器變換后進(jìn)入消除效果評(píng)價(jià)中;第二路徑是利用激光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量焊接產(chǎn)品某特征點(diǎn)或區(qū)域的位置變化,測(cè)量結(jié)果經(jīng)圖像數(shù)據(jù)采集器輸入到消除效果評(píng)價(jià)中;第三路徑是采用數(shù)值計(jì)算得到殘余應(yīng)力消除的效果,數(shù)據(jù)傳入消除效果評(píng)價(jià)中。消除效果評(píng)價(jià)部分經(jīng)過(guò)分析運(yùn)算得到結(jié)果傳入輸出設(shè)備,從而完成焊接殘余應(yīng)力消除效果的評(píng)價(jià)。本發(fā)明不僅對(duì)于焊接產(chǎn)品的殘余應(yīng)力消除和無(wú)損評(píng)價(jià),提高重要焊接結(jié)構(gòu)的可靠性具有重要的意義,而且對(duì)于具有殘余應(yīng)力消除問(wèn)題的材料和結(jié)構(gòu)同樣具有參考意義和應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01L1/00GK1374508SQ0211450
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2002年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者張建勛, 裴怡, 薛勇 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)