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申请/专利权人：东莞合安机电有限公司

摘要：本申请提供一种焊接接头应力和微观结构性能评估方法，包括：利用小角度X射线散射技术测量焊接接头微区的晶格畸变程度，通过分析衍射峰的位移和展宽程度获取微观应变数据，根据弹性理论计算出焊接区域的微观应力状态，该结果与超声波检测结果进行对比验证，提高应力测量的准确性；利用小尺寸冲击试样进行焊接接头的韧性测试，通过仪器化夏比冲击试验获取载荷位移曲线，采用J积分法计算裂纹扩展阻力曲线，判断焊接接头的断裂韧性，该结果与拉伸试验数据一起，作为焊接接头力学性能的综合评价指标。

主权项：1.一种焊接接头应力和微观结构性能评估方法，其特征在于，所述方法包括：采用超声波检测技术对焊接接头进行扫描，通过分析超声波信号的衰减和速度变化获取焊接应力分布数据，根据预先建立的应力声学参数关系模型计算出焊接残余应力值，该模型基于声弹性效应，建立超声波传播特性与材料应力状态之间的定量关系；利用小角度X射线散射技术测量焊接接头微区的晶格畸变程度，通过分析衍射峰的位移和展宽程度获取微观应变数据，根据弹性理论计算出焊接区域的微观应力状态结果，将微观应力状态结果与超声波检测结果进行对比验证，提高应力测量的准确性；利用小角度X射线散射技术测量焊接接头微区的晶格畸变程度；通过X射线衍射仪器采集焊接区域的衍射图谱数据，分析衍射峰的位移量和峰宽变化，根据布拉格方程计算出晶面间距的变化量，得到晶格畸变参数；根据晶格畸变参数，采用连续介质力学理论建立弹性应变张量与晶格畸变的定量关系，计算得到焊接区域微观尺度下的弹性应变分布；根据胡克定律，将弹性应变数据转化为焊接残余应力分布，获得焊接接头微区内部的三维应力状态；为验证X射线法测量结果的可靠性，采用超声波检测技术对焊接区域进行应力测试，通过超声波在材料中传播速度与应力的关系，计算出焊接残余应力的分布情况；将两种方法测得的应力结果进行对比分析，评估X射线法的测量精度；若两种方法结果吻合，则判断X射线法能够准确表征焊接接头的微观应力状态；若结果不吻合，则需要优化实验条件和数据处理方法，提高X射线法的应力测量准确性；通过对比实验确定最佳的测试参数和数据分析模型，建立小角度X射线散射技术用于焊接应力表征的标准测试规范，为焊接结构完整性评估提供可靠的应力数据；基于有限元法建立焊接接头的三维数值模型，输入材料参数和焊接工艺参数，通过热力耦合分析模拟焊接过程中的温度场和应力场演化，得到焊接残余应力的空间分布，热力耦合分析考虑温度场与应力场的相互影响，实现温度和应力的同步求解，模拟结果与前两步的实测数据进行对比，验证模型的准确性；采用数字图像相关技术对焊接试样进行拉伸试验，通过高速相机捕捉试样表面的位移场变化，利用图像处理算法计算应变场分布，根据应力应变关系确定焊接接头的局部力学性能，获得的力学性能数据用于验证后续预测模型的准确性；利用小尺寸冲击试样进行焊接接头的韧性测试，通过仪器化夏比冲击试验获取载荷位移曲线，采用J积分法计算裂纹扩展阻力曲线，判断焊接接头的断裂韧性结果，断裂韧性结果与拉伸试验数据一起，作为焊接接头力学性能的综合评价指标；根据焊接材料的化学成分和服役环境，建立微观组织演变模型，通过相场法模拟长期服役过程中的析出相形核长大和晶粒长大行为，获得不同时间点的微观组织特征参数，相场法通过求解自由能泛函的演化方程，实现多相多场耦合下的微观组织演变预测；根据焊接材料的化学成分和服役环境，建立微观组织演变模型；采用相场法模拟长期服役过程中的析出相形核长大和晶粒长大行为；相场法通过求解自由能泛函的演化方程，实现多相多场耦合下的微观组织演变预测；首先，根据焊接材料的化学成分，确定相场模型中的序参量，包括化学成分浓度场和温度场；然后，根据服役环境条件，包括温度和应力，构建自由能泛函，考虑化学自由能、弹性应变能和界面能的贡献；接下来，采用有限差分法或有限元法求解自由能泛函的演化方程，得到不同时间点的序参量分布；根据序参量分布，判断析出相的形核位置和长大速率，以及晶粒的长大行为；通过长时间步的迭代计算，获得不同服役时间下的微观组织特征参数，包括析出相的尺寸、分布和体积分数，以及晶粒的尺寸和形态；最后，将获得的微观组织特征参数与实验观测结果进行对比验证，若对比验证结果中，析出相尺寸相对误差大于8%，晶粒尺寸相对误差大于11%，则调整模型参数，以提高预测精度；通过建立的微观组织演变模型，能够预测焊接材料在长期服役过程中的微观组织演变行为，为材料的设计、选择和寿命预测提供理论指导；基于获取的微观组织演变数据，采用人工神经网络算法建立微观结构性能关系模型，输入不同时间点的组织特征参数，通过训练好的网络预测焊接接头在不同服役时间下的力学性能变化，该模型的输入微观特征，包括析出相尺寸、体积分数、晶粒尺寸，输出宏观力学性能，包括屈服强度、抗拉强度、延伸率；预测结果与前述拉伸试验和冲击试验数据进行对比验证，评估模型的预测精度。

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