基于數(shù)字圖像相關(guān)的鋁合金激光焊接彈塑性本構(gòu)參數(shù)的反演分析.pdf

1、激光焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料組合的多樣化，提高了多個領(lǐng)域內(nèi)的生產(chǎn)制造水平。然而，焊接熱效應(yīng)退化了局部的材料性質(zhì)，使焊縫處的整體強(qiáng)度低于母材，給結(jié)構(gòu)性能的評估帶來了困難。本文通過對激光焊接接頭的顯微觀察、硬度測量和單軸拉伸等實(shí)驗(yàn)，研究了焊縫融合區(qū)、熱影響區(qū)和母材區(qū)的顯微組織演變、硬度和彈塑性本構(gòu)參數(shù)的變化趨勢，討論了焊接功率變化對三者的影響。
　　首先，利用實(shí)驗(yàn)測得的力學(xué)量來推算材料力學(xué)行為的初始物理參數(shù)值，闡述了本構(gòu)參數(shù)反演識

2、別法的基本原理。將Ramberg-Osgood模型選作鋁合金參數(shù)反演的本構(gòu)模型，推導(dǎo)了最小二乘擬合原理的擬牛頓迭代方法。利用鋁合金標(biāo)準(zhǔn)件拉伸實(shí)驗(yàn)的載荷數(shù)據(jù)和數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)測量得到的應(yīng)變數(shù)據(jù)，建立起全場應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。反演識別出Ramberg-Osgood模型中的本構(gòu)參數(shù)分別為彈性模量 E=43.42GPa、屈服應(yīng)力σ0=121.52MPa、強(qiáng)度系數(shù)α=0.26和硬化指數(shù)n=17.81。
　　其次，對鋁合金6061激光對接焊接件進(jìn)

3、行了顯微觀察與硬度測量。發(fā)現(xiàn)母材處有較多的基體Al和第二相Mg2Si，焊縫區(qū)有較多的樹枝狀A(yù)l-Si共晶體與一些等軸晶，在融合線處絕大多數(shù)為柱狀晶；當(dāng)焊接功率增大時，融合線處的柱狀晶增多。整體硬度分布呈現(xiàn)明顯的“W”形分布，母材處的硬度值最高，熔合區(qū)次之，熱影響區(qū)的硬度最小；熔合區(qū)的硬度值下降20%左右；熱影響區(qū)的硬度值下降30%左右。當(dāng)激光焊接功率為2400W時，熱影響區(qū)的范圍為0.75mm左右，熔合區(qū)的范圍為1mm左右。當(dāng)焊接功率增

4、大時，整體硬度值影響不大，而熱影響區(qū)的范圍稍有增大。
　　最后，對1900W、2400W和2900W三種焊接功率下鋁合金6061激光對接焊接件進(jìn)行了單軸拉伸實(shí)驗(yàn)和全場應(yīng)變光學(xué)測量。采用最小二乘擬合原理反演識別出穿過焊縫的12個子區(qū)Ramberg-Osgood本構(gòu)模型參數(shù)。分析結(jié)果顯示：三種焊接功率下的彈性模量和屈服應(yīng)力均呈“w”形分布，與母材相比，熔合區(qū)和熱影響區(qū)的彈性模量、屈服應(yīng)力和硬化指數(shù)的值均有所下降，熔合區(qū)和熱影響區(qū)的強(qiáng)度