第37卷第4期 2016年4月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
双孔微剪切评定焊接接头的局部强度
蔡淑娟，朱亮，张忠发
Vol.37 April
（兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点试验室，兰州730050）
No.4 2016
摘要：提出一种评价力学性能不均勾焊接接头强度的方法，研制了测量材料局部力学性能的双孔微剪切试验装置，对焊接接头各区域进行微剪切试验。记录加载过程中载荷传感器和位移传感器传输的数据，转化得到剪切应
立试验剪切应力-应变曲线与材料强度参数的相关性，并利用拉伸试验对其准确性进行了验证。结果表明，利用双孔微剪切试验曲线可直接得到材料的强度参数，并利用双孔微剪切试验测定X70管线钢焊接接头上各区的强度关键词：双孔微剪切试验；有限元模拟；届服强度：抗拉强度
中图分类号：TG407 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2016)04004304
性来分析材料局部的力学性能"，无需制备小试样，在被测试样区域打两首孔，直接进行剪切试验，
焊接接头存在不均勾的力学性能，焊接时母材
高部受焊接热循环作用，使沿焊缝横截面方向的温度分布极不均勾.致使焊缝、热影响区（HAZ）与母材组织性能有较大差别.即使是在窄小的HAZ内.组织性能也很不均匀"；另外工程上为了某些需要，有总识地采取非等强配的焊接接头：对于热影响区软化的细晶粒钢焊接接头，为了不损失整个接头的承载能力，在设计上采用高匹配的焊接接头．低匹配焊接接头常用于高强钢的焊接结构，目的是为了减小冷裂纹倾向，降低预热温度以降低焊接成本[2.3]．焊接接头的力学性能不均勾对接头承载能力有复杂的影响，用有限法对接头进行试验研究和分析时，需要输人各个区域的强度，其中最基本的参数有屈服强度和抗拉强度．常规的试验方法，例如在实际焊接接头上进行的热模拟试验以及缺口冲击或拉伸等力学性能试验，难以准确获得焊接接头各区域局部力学性能的梯度变化及分布情况[4,5] LaVan"用特殊的线切割方法切取微型拉伸试样，在特制材料测试试验机上，利用微拉伸法获得接头微区的应力应变关系，得到可靠的试验数据，但制样过程复杂.Zhang和Dom7用微剪切试验直接给出焊接接头的强度分布数值，但微剪试验中剪切时刀容易钝化，直接影响了结果的准确性
双孔微剪切法通过测试两孔之间材料的变形特收稿日期：2015-03-06
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51264026）
测定了焊接接头局部强度．但双孔直径尺寸太小引起试验数据误差大
文中在双孔微剪切试验方法的基础上，研制一种可实现现场测量焊接接头局部力学性能的新型装置，双孔直径由原来的2mm扩大至6mm，提高了小桥区域测量的精度，并借助有限元模拟，建立双孔微剪切试验曲线与材料的强度的相关性．这样不需要有限元计算，直接通过双孔微剪切试验曲线得到材料的强度参数，并对X70管线钢焊接接头的局部强度进行评定
1试验方法
双孔微剪切现场测量装置原理如图1所示.首先，利用自行设计的钻孔夹具装置在选定材料的被测区域的两侧钻直径为6mm，深度为3~5mm的两孔，两孔间的小桥厚度为0.3~0.5mm，为材料的被测试区域。通过定位小爪将装置固定，施加力F于摆动杆，摆动杆绕着与载荷传感器的接触处向右摆动，压头从左侧孔对被测区域的材料加载，使两孔之目的材料发生剪切变形直到断裂：剪切速度由直流减速电机的转速控制．位移传感器和载荷传感器记录加载过程中位移和载荷数据.通过LabVIEW计算机软件控制部分得出相应的剪切载荷－位移曲线.载荷除以剪切面积Ac得到名义剪切应力，A。= 2hd+0.168h+d+0.0277，其中h为压头压人孔的深度，d为两孔之间的小桥厚度．位移除以剪切间隙