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一种基于DIC技术识别焊缝材料参数的新方法

引 言

激光拼焊板是指将两块或两块以上的薄板在冲压成形前用激光焊接在一起，然后进行成形，以满足不同部位零件的性能要求[18]。随着现代社会对环境保护、资源节约和可持续发展的重视。航空和汽车业促进了重量轻、高性能和低成本技术的发展。拼焊板的应用正是适应了社会发展的潮流，可以降低重量及成本，从而使拼焊板技术成为汽车制造业和航空业较有发展潜力的一种技术[1]。而双相钢（DP钢）由于很高的强度和延展性，在汽车工业中运用的越来越多[8]。

目前，国内外有关激光拼焊板力学性能研究的报道不多，VIC，尤其是高强度钢板激光拼焊板的研究就更少，只有少部分学者对其进行了研究，汽车VIC，并取得了一定的研究成果。中国香港理工大学的C.H.Cheng [6-7]利用激光在焊缝区域打上直径为1mm和深度为10um的圆形栅格，并且为了尽量减少母材和HAZ区域的影响，其切割出的拉伸试件宽度只有1.5-2mm，VIC分析，在拉伸的过程中，有一个实时摄像记录系统，记录下试件上的栅格变化和拉伸机的载荷变化，利用塑性体积不变假设，可以得到焊缝区域的真实应力应变曲线，这种方法的缺陷就是激光产生的栅格对焊缝力学性能会有很大的影响。A. Reis 和A.P. Roque [9-10]利用屈服应力和材料硬度的比值关系，得到低碳钢拼焊板的各区域的材料参数。S. Brauser[11]利用DIC技术记录焊点的局部和全场应变分布。V. Savic[12]利用DIC记录AHSS（**高强钢）在拉伸过程中的各区域的详细的应变变化。

国内也有部分学者对拼焊板的力学性能和成形性进行拼焊板平面应力状态本构关系，张士宏[13]等通过横向和纵向拉伸试验对拼焊板的塑性变形能力进行了测试和分析研究。*大学的林建平和孙东继[14-15]等人基于一系列的假设和弹塑性形变理论，推导出焊缝对拼焊板纵向拉伸成形性能的影响规律和拼焊板平面应力状态本构关系。上海交通大学的施欲亮[16]对拼焊板轻量化进行了优化设计研究，并提出了一种新型焊缝单元。陆鹏等人[17]利用DIC技术对焊点在均匀热载荷下的变形进行了分析。

图3 DIC测试系统

散斑系统应用案例—车车桥加载变形实验

近年来，利用室内试验设备， 通过车桥的模拟加载进行可靠性试验， 越来越受到各大汽车和车桥制造厂的重视。本项目将XTDIC用于某车桥厂的卡车车桥模拟加载试验的变形测量中，取得了良好的效果。

该项目将XTDIC系统用于金属薄板焊接时产生的高温变形的测量。实验结果表明：与传统方法相比，XTDIC系统可以更quan面、更直观、更高效地测量金属薄板焊接过程中的表面三维变形和应变场，且精度较高，为研究焊接变形规律提供一种有效手段。