T-CWAN 0096-2023 基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的焊接接頭和堆焊接頭 剪切性能測試方法

ICS25.160.40CCSJ33團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CWAN0096—2023基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的焊接接頭和堆焊接頭剪切性能測試方法DIC-basedtestmethodforshearpropertiesofweldedjointandsurfacingjoint2023-08-15發(fā)布 2023-09-01實施中國焊接協(xié)會 發(fā)布T/CWAN0096T/CWAN0096—2023PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 次前 言 II范圍 3規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 3符號 4測試方法和要求 4試樣制備 7試驗程序 9試驗結(jié)果 9試驗報告 10附錄A（資料性）試驗報告示例 11前 言GB/T1.1—20201本文件由中國焊接協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：南昌航空大學(xué)、浙大城市學(xué)院、方大特鋼科技股份有限公司、重慶科技學(xué)院、中國機(jī)械總院集團(tuán)哈爾濱焊接研究所有限公司、北部灣大學(xué)、天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院。本文件主要起草人：陳玉華、史麗婷、袁樹春、張體明、居琪萍、孫徠博、張龍、許明方、張世一、石燕棟、尹立孟、謝吉林、李文凱、羅玖田、方乃文、馬一鳴、謝雨田、陳博文、武鵬博、楊悅。T/CWAN0096T/CWAN0096—2023PAGEPAGE10基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的焊接接頭和堆焊接頭剪切性能測試方法范圍（點焊和縫焊和堆焊接頭剪切性能測試方法所涉及的試樣制備、試驗過程和測試方法等內(nèi)容。（點焊和縫焊和堆焊接頭采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)進(jìn)行剪切性能測試。規(guī)范性引用文件的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T228.1—20211部分室溫試驗方法GB/T3375焊接術(shù)語0010焊接術(shù)語焊接檢驗ASTME2208-02評價非接觸式光學(xué)應(yīng)變測量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)指南術(shù)語和定義GB/T3375與T/CWAN0010界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。剪切試驗sheartesting利用拉力試驗機(jī)在試驗夾具上對按照規(guī)定要求加工過的矩形試樣施加單一方向剪切力直至破壞的試驗過程。剪切應(yīng)力shearstress試驗過程中任一時刻的剪切力（P）與試樣原始剪切面積（A）之比。剪切強(qiáng)度shearstrength在剪切應(yīng)力作用下，材料所承受的最大剪切應(yīng)力。在剪切試驗中，剪切強(qiáng)度是用剪切試驗中的最大試驗力（Pmax）除以試樣的剪切面積（A）GB/T228.1—2021。剪切屈服強(qiáng)度yieldshearstrength當(dāng)試樣呈現(xiàn)出屈服現(xiàn)象時，在試驗期間試樣產(chǎn)生剪切變形而力不增加時的剪切應(yīng)力。數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)digitalimagecorrelation（DIC）數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)又稱數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)，是將試件變形前后的兩幅數(shù)字圖像通過相關(guān)計算獲取感興趣區(qū)域的變形信息的技術(shù)。符號表1給出了對接、搭接（點焊和縫焊）和堆焊接頭剪切性能測試過程中所涉及的符號及相應(yīng)的說明。表1符號及說明符號說明單位L測試樣品兩槽之間的距離mmt0測試樣品厚度mml測試樣品剪切區(qū)長度mmt測試樣品剪切區(qū)厚度mmδ測試樣品剪切區(qū)寬度mmA測試樣品剪切截面面積，A=l·tmm2P剪切力NPmax最大剪切力NS剪切強(qiáng)度MPa測試方法和要求數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)測試系統(tǒng)組成通過非接觸式二維DIC測試系統(tǒng)對剪切性能測試試樣進(jìn)行測試過程中剪切區(qū)發(fā)生的應(yīng)變變化過程進(jìn)行測量。DIC測試系統(tǒng)由計算機(jī)、控制器、數(shù)碼相機(jī)、LED光源和拉伸試驗機(jī)組成，如圖1所示。DIC測試系統(tǒng)應(yīng)符合ASTME2208-02標(biāo)準(zhǔn)指南的要求。圖1數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)測試系統(tǒng)組成數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)工作原理（圖2中紅點所示DIC測試系統(tǒng)將視覺信號以數(shù)字化的方式進(jìn)行處理并呈現(xiàn)。圖2數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)計算應(yīng)變原理數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)散斑制作流程散斑制作前準(zhǔn)備散斑制作LED散斑質(zhì)量檢查樣品放置DIC數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)步長和圖像采集頻率的確定步長（Stepsize）3個相鄰數(shù)據(jù)點計算310張/s。剪切測試試樣的幾何形狀剪切性能測試試樣宜按照圖3/堆焊接頭的焊接方向沿圖3a)中長度方向時，所加工試樣A-A面如圖3a1)所示。對于點焊接頭，重疊區(qū)沿長度方向應(yīng)大于38mm3b)中所注尺寸，即重疊區(qū)域沿寬度方向（焊接方向）尺寸為mm，沿長度方向重疊部分尺寸應(yīng)≥38mm。a)對接/堆焊/點焊接頭試樣 b)縫焊接頭試樣圖3剪切測試試樣幾何形狀剪切區(qū)厚度圖4所示為圖3中不同形式焊接接頭的A-A截面示意圖，焊接接頭的熔核尺寸可根據(jù)下述公式（1）進(jìn)行計算：其中：d=熔核直徑（mm）w=熔核寬度（mm）h=熔核高度（mm）

dwh2

(1)圖4焊接接頭橫截面示意圖根據(jù)公式1計算得到熔核直徑d后，剪切性能測試試樣剪切區(qū)長度l值的選取可在已知熔核直徑的基礎(chǔ)上適當(dāng)減小0.1~0.2mm，且保證剪切性能測試試樣剪切區(qū)長度l的取值滿足l/δ≥4。剪切區(qū)寬度δ通常取0.8~1.2mm。剪切區(qū)選擇圖5焊接接頭剪切區(qū)取樣位置示意圖試樣制備標(biāo)記熱處理及時效測試試樣的機(jī)械加工一般要求夾具剪切性能測試試樣的夾具結(jié)構(gòu)示意如圖6所示，宜由淬硬鋼加工制成。對接/b)對接/堆焊/c)點焊接頭側(cè)視圖圖6剪切性能測試試樣的夾具結(jié)構(gòu)示意圖測量31所示。散斑制作及采集頻率的確定（例如偏振光）試驗程序如圖6所示，將噴完漆后的剪切性能測試試樣安裝在試驗夾具上。在裝配加載裝置（夾具及其附件到試驗機(jī)mm范圍內(nèi)。加載前剪切區(qū)中心應(yīng)在剪切性能測試試樣載荷線0.025mm范圍內(nèi)。對于點焊樣品，為了防止樣品邊緣和中心處應(yīng)力6c)GB/T228.1—2021規(guī)定對樣Pmax來，作為后續(xù)計算測試試樣剪切應(yīng)變的依據(jù)。試驗結(jié)果及分析剪切強(qiáng)度計算其中：S-剪切強(qiáng)度，單位為MPa；Pmax-最大力，單位為N；

SPmaxA

（2）A-測試試樣截面面積，單位為mm2。剪切應(yīng)力-應(yīng)變計算DIC測試系統(tǒng)中，根據(jù)樣品尺寸選擇合適的步長和區(qū)域進(jìn)行剪切應(yīng)變值的計算，剪90°DICtan()

(3)剪切應(yīng)力τ

Plt

(4)其中：P=瞬時作用力，單位為N；l=剪切區(qū)長度，單位為mm；t=剪切區(qū)厚度，單位為mm。t取值范圍：0.25mm~1mm，具體根據(jù)板厚尺寸確定。斷口表面檢驗（t）、缺欠類型、尺寸和數(shù)量。如果出現(xiàn)白點應(yīng)予以記錄。試驗報告試驗完成后應(yīng)在報告中體現(xiàn)以下信息:a）依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)名稱；b）材料的類型；c）接頭形式；d）試樣尺寸；e）剪切截面長度及厚度，單位為mm；f）最大剪切力，單位為N；g）剪切強(qiáng)度，單位為MPa；h）觀察到的缺欠的類型和尺寸；i）剪切應(yīng)力j）典型的檢測報告示例在附錄A中給出。報告編號：

附錄A（資料性）依據(jù)的焊接