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焊接失稳变形光学非接触三维检测的研究

研究背景

   节能和大型轻量化结构是当代工业发展的一个方向，因此高强度薄壁件越来越多的应用于造船、汽车、**飞机等工业行业，但薄壁焊接时*产生失稳变形，这就会对薄板性能造成很大的影响。

   光学非接触式测量方法的发展为焊接变形的测量提供了可行的解决方案。光学非接触式测量方法，应变场厂家，如本文中提到的，三维光学面扫描系统，三维光学摄影测量系统以及三维数字散斑动态应变测量系统不仅能够保证高精度，而且光路简单，应变场测量，操作简便快捷，钢结构应变场，并且能够测量大幅面的变形，其中三维数字散斑动态应变测量系统还能够测量焊接过程及冷却过程中的全场变形这样就能为数值模拟修正提供依据，提高其金属薄板焊接失稳变形的三维摄影测量关键点变形比对测量技术研究计算精度，应变场，而且可以更真实地反映实际情况。

研究概述

由于焊接引起的失稳变形十分复杂，开发新型的米青确测量技术测量失稳变形，对学术研究，对实际生产都有十分重要的意义

解决问题

   1.金属薄板焊接失稳静态变形的测量。

   2.金属薄板焊接失稳动态变形的测量。

研究内容

   1.金属薄板焊接失稳变形的三维摄影测量关键点变形比对测量技术研究。

   2.金属薄板焊接失稳变形的点云数据米青确比对静态测量技术研究。

   3.金属薄板焊接失稳变形的三维数字散斑全场动态应变测量技术研究。

完成了三种测量技术的理论研究，并在现有基础上针对焊接变形做了部分算法的研究和改进。

预期焊接结果

1.纵向收缩变形：沿焊缝长度方向的收缩

2.横向收缩变形：垂直于焊缝方向的横向收缩

3.失稳变形：薄壁结构在焊接残余压应力的作用下，局部失稳而产生波浪形

焊接变形三维轮廓点云比对实验

金属薄板焊接失稳变形的三维摄影测量关键点变形比对测量技术研究

三维变形比对结果

初始状态下点(0， 0)和点(189.7， -1.8)之间的距离

面扫描实验结果同静态变形实验结果所得的变形量接近，整体变形趋势所测得加过也较为接近。

散斑系统应用案例—木材变形测量实验

     XTDIC 三维数字散斑动态变形测量分析系统是实验力学领域中一种重要的测试方法，在材料力学性能测量方面：DIC已成功应用于各种复杂材料的力学性能测试中。如火箭发动剂固体燃料、橡胶、光纤、压电薄膜、复合材料以及木材、岩石、土方等**材料的力学性能的检测中。值得注意的是，DIC被广泛应用于破坏力学研究中，包括裂纹尖端应变场测量、裂纹尖端张开位移测量以及高温下裂纹尖端应变场测量等。

实验内容：

1.通过压缩实验获取木材的杨氏模量和泊松比

2.通过弯曲实验获得木材在弯曲变形时的变形场信息。

实验结果：

杨氏模量：14.77GPa

泊松比：0.7817

木材压缩试验位移变形场

木材压缩试验Ex应变场

三点弯曲试验载荷为2413.09N时的位移变形场

三点弯曲试验载荷为2413.09N时的Ex应变场