Примена стереометријске методе мерења деформације на одређивање дијаграма стварни напон - стварна деформација хетерогених заварених спојева

Abstract

Одређивање стварног дијаграма напон-деформација представља вишедеценијски проблем јер методе одређивања деформација, по све три осе, у реалном времену тек од недавно представљају реалност научног испитивања. Напретком оптичких метода за одређивање деформација, приликом испитивања затезањем дошло се до могућности мерења деформација узоркa у реалном времену. Ову могућност је обезбедила примена стереометријског начина мерења деформација. Дакле применом две камере и софтверских пакета за обраду добијених резултата, коначно постоји прилика да се одреди стварни дијаграм затезања тј. стварни дијаграм напон-деформација. У оквиру ове дисертације приказана је методологија одређивања стварног дијаграма напон-деформација за ’’undermatching’’ заварени спој, на мартензитном челику. Коришћена је корелација дигиталних слика (DIC) и метода коначних елемената (FEM) уз употребу софтверских пакета Aramis и Abaqus. Дијаграм затезања који се најчешће користи назива се ''инжењерски дијаграм'', јер напони и деформације који су представљени на њему нису стварни тј. добијени су употребом формула које важе само до тренутка када на епрувети почне стварање ''врата''. Поред овог дијаграма често се користи и ''стварни'' дијаграм затезања, који се добија употребом коригованих формула којима је израчунат инжењерски дијаграм. Ни овај приступ не даје тачне вредности напона нити деформација јер не узима у обзир сужење епрувете и локалне промене димензија као ни концентрацију напона која се јавља на месту сужења. У оквиру ове дисертације, размотрен је приступ да троосно стање напона, које се јавља након стварања ''врата'', доводи до пораста напона ком је епрувета изложена и представљен је начин добијања потребних параметара за одређивање стварног дијаграма који узима у обзир и концентрацију напона на месту сужења која је, како ће се испоставити, доминантан параметар за пораст напона поред смањења површине попречног пресека епрувете. Представљена напонска анализа је урађена тако да нема утицаја основних и додатних материјала на добијене резултате напона. Може се закључити да је предложена метода погодна за одређивање параметара чврстоће и код осталих типова заварених спојева као и основних материјала у инверзном поступку. Дакле, приликом испитивања материјала код којих нису познате почетне вредности потребних димензија (''overmatching'' заварени спојеви или основни материјали), може се установити инверзна метода преко мерења крајњих димензија и израчунавања почетних, чиме би се добиле све потребне димензије за употребу предложене методе.

Determining the actual stress-strain diagram is a decades-long problem, because real-time strain determination methods on all three axes have only recently become a reality of scientific testing. Advances in optical methods for determining strains during tensile testing have made it possible to measure sample strains in real time. This possibility was provided by the application of the stereometric method for strain measurement. Therefore, by applying two cameras and a software package for processing the obtained results, we are finally able to determine the actual tensile diagram, ie. Actual stress-strain diagram. This disertation presents the methodology for determininig the actual stress-strain diagram for undermatching welded joints on martensitic steel. Used methods are digital image correlation (DIC) and FEM with software packages Aramis and Abaqus. The tensile diagram which is commonly used is called an engineering diagram, because the stresses and strains presented are not true, ie. they are obtained using formulas that are valid only until cross section of the specimen begin to change, necking of the sample ocurs. In addition to the engineering diagram, there is also a ’true’ diagram obtained by using corrected formulas. This principle to, does not provide true results because it does not take into account the reduction of cross section and stress concentration that occurs at the necking site of the specimen. This disertation considered an approach that the triaxial stress state that occurs after the formation of the neck leads to an increase in the stress to which the specimen is exposed and presented a method of obtaining the necessary parameters for determining the actual diagram, which includes the stress concentration at the necking site of the specimen. The presented stress analysis was done so that there is no influence of basic and filler materials on the obtained results of stresses. It can be concluded that the proposed method is suitable for determining the strength parameters in other types of welded joints as well as basic materials in the inverse process. Therefore, when testing materials for which we do not have initial values of required dimensions (overmatching welded joints or basic materials), we can establish an inverse method by measuring the final dimensions of the sample and calculating the initial ones, which would give all the necessary dimensions for using the proposed method.