本發(fā)明所屬領域為焊接斷裂預測領域，具體涉及一種剝離樣件點焊斷裂模式預測方法。

背景技術：

1、目前，可用于鋁與鋼連接的自沖鉚接，沖壓連接，熱熔自攻絲，激光釬焊等技術，受到設備成本和連接效果的限制，無法面向大規(guī)模生產。而電阻點焊作為汽車產業(yè)主要的連接技術，以低成本、高效率、高魯棒性等優(yōu)勢被車企廣泛應用。但是鋁合金和鋼板焊接界面不可避免地形成脆性金屬間化合物，為電阻點焊技術在鋁與鋼異種材料連接中的應用帶來挑戰(zhàn)。對于滿足實際應用強度的鋁與鋼電阻點焊接頭，當焊點過載時，會發(fā)生不同形式的斷裂，即界面斷裂和拔出斷裂。

2、目前在學術界和工業(yè)界普遍采用臨界熔核直徑概念法對電阻點焊接頭進行拉伸載荷下的斷裂模式預測。但以上方法只適用于受載單一的試樣，如拉伸剪切，不適用于于受載復雜)，例如在車架結構中極為常見的剝離樣件受力形式，比如門框與底板連接結構，臨界熔核直接方法在剝離樣件斷裂模式預測中不適用，體現(xiàn)在剝離樣件的熔核直徑小于臨界熔核直徑時，斷裂模式仍未拔出斷裂，而非界面斷裂。然而在實際焊接中既要焊接小熔核直徑又要保證焊后強度滿足使用要求難度較大，此外，目前尚無針對該類鋁與鋼剝離樣件的斷裂模式預測方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種剝離樣件點焊斷裂模式預測方法。本發(fā)明能夠適用于剝離樣件的斷裂模式預測，且能夠提升斷裂模式預測的準確性和可靠性。

2、本發(fā)明的技術方案：一種剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，包括以下步驟：

3、步驟一：電阻點焊得若干剝離樣件，測量剝離樣件的熔核直徑，對剝離樣件進行拉伸試驗；

4、步驟二：選取應力三軸度作為表征點焊熔核受力狀態(tài)的拘束參量，計算剝離樣件的應力三軸度；

5、步驟三：基于測量得到的熔核直徑和應力三軸度，擬合斷裂模式預測曲線，作為斷裂模式判據(jù)。

6、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，步驟一中，采用不同的鋼板厚度與不同鋼板材料之間電阻點焊得到小熔核直徑的剝離樣件。

7、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，步驟一中，所述焊接壓力為3500n-4000n，加壓時間為1000ms-1500ms,預熱時間為20ms-40ms，預熱電流為6ka-8ka，之后冷卻10ms-30ms，焊接電流均方根值為9ka-11ka，焊接總時間1500ms-1700ms，焊后保持時間200ms-300ms。

8、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，所述焊接壓力為3900n，加壓時間為1500ms，預熱時間為20ms，預熱電流為7.5ka，之后冷卻10ms，焊接電流均方根值為10.9ka，焊接總時間為1615ms，焊后保持時間為250ms。

9、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，步驟一中，對剝離樣件進行拉伸測試和位移加載，拉伸速率為1-3mm/min，并統(tǒng)計拉伸斷裂后的剝離樣件斷裂模式。

10、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，所述應力三軸度計算公式如下：

11、

12、其中，σm為靜水壓力，σe為vonmises等效應力，σ1、σ2、σ3分別為xyz方向上的應力分量。

13、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，所述應力三軸度作為橫坐標，所述熔核直徑作為縱坐標，將剝離樣件的應力三軸度和熔核直徑作為數(shù)據(jù)點，得到曲線圖。

14、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，擬合得到所述斷裂模式預測曲線的公式為：

15、d＝6.469s-1.041；

16、其中，d為熔核直徑，s為應力三軸度。

17、前述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，所述斷裂模式判據(jù)是當數(shù)據(jù)點位于所述斷裂模式預測曲線右上方則為拔出斷裂模式，當數(shù)據(jù)點位于所述斷裂模式預測曲線左下方則為界面斷裂。

18、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

19、1、本發(fā)明通過測量熔核直徑和計算應力三軸度，并結合有限元分析，該方法能更準確地預測焊接樣本的斷裂模式，有助于在實際生產中提前識別潛在的焊接缺陷，減少生產過程中的不確定性和廢品率。

20、2、本發(fā)明對應力三軸度的計算和材料屬性的劃分，深入考慮了焊接樣本內部的應力分布和材料特性，這有助于更全面地理解斷裂機制，為斷裂模式的預測提供了更堅實的數(shù)據(jù)基礎。

21、3、本發(fā)明通過將應力三軸度和熔核直徑作為數(shù)據(jù)點繪制曲線圖，該方法提供了直觀的斷裂模式預測曲線，便于分析和識別不同斷裂模式的特征，進一步提高了預測的直觀性和可解釋性。

技術特征：

1.一種剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：步驟一中，采用不同的鋼板厚度與不同鋼板材料之間電阻點焊得到小熔核直徑的剝離樣件。

3.根據(jù)權利要求2所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：步驟一中，所述焊接壓力為3500n-4000n，加壓時間為1000ms-1500ms,預熱時間為20ms-40ms，預熱電流6ka-8ka，之后冷卻10ms-30ms，焊接電流均方根值為9ka-11ka，焊接總時間為1500ms-1700ms，焊后保持時間為200ms-300ms。

4.根據(jù)權利要求3所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：所述焊接壓力為3900n，加壓時間為1500ms，預熱時間為20ms，預熱電流為7.5ka，之后冷卻10ms，焊接電流均方根值為10.9ka，焊接總時間為1615ms，焊后保持時間為250ms。

5.根據(jù)權利要求2所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：步驟一中，對剝離樣件進行拉伸測試和位移加載，拉伸速率為1-3mm/min，并統(tǒng)計拉伸斷裂后的剝離樣件斷裂模式。

6.根據(jù)權利要求1所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：所述應力三軸度計算公式如下：

7.根據(jù)權利要求1所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：所述應力三軸度作為橫坐標，所述熔核直徑作為縱坐標，將剝離樣件的應力三軸度和熔核直徑作為數(shù)據(jù)點，得到曲線圖。

8.根據(jù)權利要求1所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：擬合得到所述斷裂模式預測曲線的公式為：

9.根據(jù)權利要求1所述的剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，其特征在于：所述斷裂模式判據(jù)是當數(shù)據(jù)點位于所述斷裂模式預測曲線右上方則為拔出斷裂模式，當數(shù)據(jù)點位于所述斷裂模式預測曲線左下方則為界面斷裂。

技術總結
本發(fā)明公開了一種剝離樣件點焊斷裂模式預測方法，包括以下步驟：步驟一：電阻點焊得若干剝離樣件，測量剝離樣件的熔核直徑，對剝離樣件進行拉伸試驗；步驟二：選取應力三軸度作為表征點焊熔核受力狀態(tài)的拘束參量，計算剝離樣件的應力三軸度；步驟三：基于測量得到的熔核直徑和應力三軸度，擬合斷裂模式預測曲線，作為斷裂模式判據(jù)。本發(fā)明能夠適用于剝離樣件的斷裂模式預測，且能夠提升斷裂模式預測的準確性和可靠性。

技術研發(fā)人員：史麗婷,石燕棟,李文凱,李思偉,江帆,郭相承,蘇旭明
受保護的技術使用者：浙大城市學院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17