【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料力学性能检测，具体而言，涉及一种焊接接头微区力学本构关系的测量方法。
技术介绍
1、铝合金具有比强度高、耐蚀性好、可焊接性好等优点，在船舶、航空航天、汽车等领域有广泛应用。焊接是铝合金构件成型的常用方法之一，但常见的3系、5系、6系等铝合金系列中存在大量的不可热处理强化铝合金，这类型铝合金由于焊接的热输入使其晶粒发生粗大化，焊接接头的焊缝及热影响区通常为弱化相，力学强度性能会低于母材。因此在铝合金焊接结构的工艺设计中，不能够直接使用母材的力学性能，如何能够表征焊接接头局部区域力学性能是进行铝合金结构设计的关键。常规的铝合金焊接工艺评定试验只对焊接接头进行整体的拉伸试验，获得焊接接头中力学性能最薄弱区域的抗拉强度，无法对接头其余位置的力学性能进行表征，这就导致在采用焊接余高或加强筋等方法进强度补足时无法准确计算结构强度，因而普遍采用较高的安全冗余的设计，提高了生产成本并增大了构件的重量。屈服强度同样是结构设计中的关键指标，焊接工艺评定中的接头整体拉伸方法，屈服强度的测量受引伸计位置和引伸计标距长度的影响，测量的最小尺寸长度在5mm以上。难以对接头局部区域的屈服强度进行准确表征。
2、目前能够进行金属材料微区力学性能表征的方法有显微硬度法、数字图像相关法和仪器化压入法。显微硬度法通过对焊接接头的截面组织进行微区的硬度测量，并结合对应区域的金相组织情况，由不同区域的硬度结果推导拉伸力学性能结果，这种方法是一种半定量的经验法，难以保证获得准确的试验结果。数字图像相关法则是在拉伸试样的表面喷涂斑纹标记，在拉伸
3、综上所述现有的测试方法都无法实现不可热处理强化铝合金焊接接头微区力学本构关系的准确测量。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种不可热处理强化铝合金焊接接头微区力学本构关系的测量方法。以解决现有技术中的测量方法都无法实现不可热处理强化铝合金焊接接头微区力学本构关系的准确测量的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种焊接接头微区力学本构关系的测量方法，所述焊接接头为不可热处理铝合金焊接接头，包括如下步骤：
4、s1、将铝合金焊接试板加工成标准板状拉伸试样；
5、s2、将试样的两侧的焊缝截面分别记为a截面、b截面，其中，a截面进行腐蚀处理，使焊缝区域肉眼可见，b截面不处理，根据焊缝中心，确定试样的微区位置；
6、s3、根据步骤s2中试样的微区位置，在微区位置的a截面上开展仪器化球压入试验，获取载荷-深度曲线；
7、s4、在试样的b截面上喷涂数字图像相关试验所需要的斑纹标记，随后在拉伸试样机上开展数字图像相关监测下的拉伸试验；
8、s5、计算步骤s3中的仪器化球压入试验获得的完全塑性变形阶段真应力-真应变信息；
9、s6、计算步骤s4中的数字图像相关试验获得的弹性阶段和弹塑性阶段应力-应变信息；
10、s7、根据步骤(5)、(6)所获得的结果进行拟合，获得完整的微区位置的应力-应变力学本构关系。
11、本专利技术的方法获得完整的微区力学本构关系，能够完整描述材料微区的力学变形行为，进而解决不可热处理强化铝合金在材料力学性能测试过程中只能获得力力学性能最薄弱区域学本构关系的问题。
12、进一步地，在步骤s5中，还包括如下步骤：
13、s51、计算真应变εp：
14、
15、式中:r是球压头的半径，a球压痕的真实接触半径。
16、s52、计算真应力σt：
17、
18、式中:f是施加的载荷，为实际压痕接触深度，ψ为塑性约束因子，ψ＝3.0-n，n为被测材料的应变硬化指数，可根据加载曲线的曲率比求得一个初始n值。
19、进一步地，步骤s52中，实际压痕接触深度的计算公式为：
20、
21、其中，h为加载时的最大接触深度，s为在载荷p处卸载曲线切线的曲率，hpile表示有堆积或沉降现象引起压痕接触深度的变化量；hpile与hp的关系表达为：
22、
23、进一步地，在步骤s51中，所述球压痕的真实接触半径a按下式计算：
24、
25、进一步地，在步骤s7中，所述应力-应变力学本构关系如下：
26、
27、式中，σ为真应力，ε为真应变，b为强度系数，n为表征硬化指数，c1和c2为常数。
28、6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤s1中，所述微区位置包括焊接中心微区点、微区点一、微区点二、微区点三......微区点l，其中，l为偶数。
29、进一步地，在步骤s1中，试样的原始厚度需≥2mm，在试样的焊缝截面处采用1000目砂纸进行磨抛，去除表面的氧化层。
30、进一步地，在步骤s2中，a截面的腐蚀处理采用的处理液为氢氟酸、盐酸、硝酸和水的混合液，采用的体积比为2：3：5：190，其中，氢氟酸的浓度为1.15g/m，盐酸的浓度为1.19g/ml，硝酸的浓度为1.40g/ml。
31、进一步地，步骤s3中，采用0.5mm～1.0mm直径的碳化物球头进行压入，压入试验采用位移控制，进行10～15次加卸载循，环最大压入深度为0.12～0.16mm，每个加卸载循环的卸载率不低于当次最大载荷的40％。
32、进一步地，在步骤s4中，试验采用横梁位移控制，试验速度为2mm/min，直至试样发生断裂。
33、相对于现有技术，本专利技术所述的一种焊接接头微区力学本构关系的测量方法具有以下优势：
34、1)本专利技术通过在同一不可热处理强化铝合金焊接接头试样上，分别开展微区的仪器化压入试验和数字图像相关法下的拉伸试验，由仪器化压入试验获得微区的完全塑性变形阶段的应力-应变信息，由数字图像相关法下的拉伸试验获得微区弹性变形阶段和弹塑性变形阶段的应力-应变信息，将微区的弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和完全塑性变形阶段的应力-应变信息按照一种应变硬化指数随应变变化的力学本构关系式进行拟合构建，最终获得完整的微区力学本构关系，能够完整描述材料微区的力学变形行为。通过该方法能够解决不可热处理强化铝合金在材料力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种焊接接头微区力学本构关系的测量方法，其特征在于，所述焊接接头为不可热处理铝合金焊接接头，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤S5中，还包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，步骤S52中，实际压痕接触深度的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，在步骤S51中，所述球压痕的真实接触半径a按下式计算：
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤S7中，所述应力-应变力学本构关系如下：
6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤S1中，所述微区位置包括焊接中心微区点、微区点一、微区点二、微区点三......微区点L，其中，L为偶数。
7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤S1中，试样的原始厚度需≥2mm，在试样的焊缝截面处采用1000目砂纸进行磨抛，去除表面的氧化层。
8.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤S2中，A截面的腐蚀处理采用的处理液为氢氟酸、盐酸、硝酸和水的混合液
9.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤S3中，采用0.5mm～1.0mm直径的碳化物球头进行压入，压入试验采用位移控制，进行10～15次加卸载循，环最大压入深度为0.12～0.16mm，每个加卸载循环的卸载率不低于当次最大载荷的40％。
10.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤S4中，试验采用横梁位移控制，试验速度为2mm/min，直至试样发生断裂。
...【技术特征摘要】
1.一种焊接接头微区力学本构关系的测量方法，其特征在于，所述焊接接头为不可热处理铝合金焊接接头，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤s5中，还包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，步骤s52中，实际压痕接触深度的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，在步骤s51中，所述球压痕的真实接触半径a按下式计算：
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤s7中，所述应力-应变力学本构关系如下：
6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤s1中，所述微区位置包括焊接中心微区点、微区点一、微区点二、微区点三......微区点l，其中，l为偶数。
7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤s1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜卓同，高琛，赵如涛，徐魁龙，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：
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