T-CWAN 0096-2023 基于数字图像相关技术的焊接接头和堆焊接头 剪切性能测试方法

ICS25.160.40CCSJ33团 体 标 准T/CWAN0096—2023基于数字图像相关技术的焊接接头和堆焊接头剪切性能测试方法DIC-basedtestmethodforshearpropertiesofweldedjointandsurfacingjoint2023-08-15发布 2023-09-01实施中国焊接协会 发布T/CWAN0096T/CWAN0096—2023PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 次前 言 II范围 3规范性引用文件 3术语和定义 3符号 4测试方法和要求 4试样制备 7试验程序 9试验结果 9试验报告 10附录A（资料性）试验报告示例 11前 言GB/T1.1—20201本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：南昌航空大学、浙大城市学院、方大特钢科技股份有限公司、重庆科技学院、中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、北部湾大学、天津市特种设备监督检验技术研究院。本文件主要起草人：陈玉华、史丽婷、袁树春、张体明、居琪萍、孙徕博、张龙、许明方、张世一、石燕栋、尹立孟、谢吉林、李文凯、罗玖田、方乃文、马一鸣、谢雨田、陈博文、武鹏博、杨悦。T/CWAN0096T/CWAN0096—2023PAGEPAGE10基于数字图像相关技术的焊接接头和堆焊接头剪切性能测试方法范围（点焊和缝焊和堆焊接头剪切性能测试方法所涉及的试样制备、试验过程和测试方法等内容。（点焊和缝焊和堆焊接头采用数字图像相关技术进行剪切性能测试。规范性引用文件的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T228.1—20211部分室温试验方法GB/T3375焊接术语0010焊接术语焊接检验ASTME2208-02评价非接触式光学应变测量系统的标准指南术语和定义GB/T3375与T/CWAN0010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。剪切试验sheartesting利用拉力试验机在试验夹具上对按照规定要求加工过的矩形试样施加单一方向剪切力直至破坏的试验过程。剪切应力shearstress试验过程中任一时刻的剪切力（P）与试样原始剪切面积（A）之比。剪切强度shearstrength在剪切应力作用下，材料所承受的最大剪切应力。在剪切试验中，剪切强度是用剪切试验中的最大试验力（Pmax）除以试样的剪切面积（A）GB/T228.1—2021。剪切屈服强度yieldshearstrength当试样呈现出屈服现象时，在试验期间试样产生剪切变形而力不增加时的剪切应力。数字图像相关技术digitalimagecorrelation（DIC）数字图像相关技术又称数字散斑相关技术，是将试件变形前后的两幅数字图像通过相关计算获取感兴趣区域的变形信息的技术。符号表1给出了对接、搭接（点焊和缝焊）和堆焊接头剪切性能测试过程中所涉及的符号及相应的说明。表1符号及说明符号说明单位L测试样品两槽之间的距离mmt0测试样品厚度mml测试样品剪切区长度mmt测试样品剪切区厚度mmδ测试样品剪切区宽度mmA测试样品剪切截面面积，A=l·tmm2P剪切力NPmax最大剪切力NS剪切强度MPa测试方法和要求数字图像相关技术测试系统组成通过非接触式二维DIC测试系统对剪切性能测试试样进行测试过程中剪切区发生的应变变化过程进行测量。DIC测试系统由计算机、控制器、数码相机、LED光源和拉伸试验机组成，如图1所示。DIC测试系统应符合ASTME2208-02标准指南的要求。图1数字图像相关技术测试系统组成数字图像相关技术工作原理（图2中红点所示DIC测试系统将视觉信号以数字化的方式进行处理并呈现。图2数字图像相关技术计算应变原理数字图像相关技术散斑制作流程散斑制作前准备散斑制作LED散斑质量检查样品放置DIC数字图像相关系统步长和图像采集频率的确定步长（Stepsize）3个相邻数据点计算310张/s。剪切测试试样的几何形状剪切性能测试试样宜按照图3/堆焊接头的焊接方向沿图3a)中长度方向时，所加工试样A-A面如图3a1)所示。对于点焊接头，重叠区沿长度方向应大于38mm3b)中所注尺寸，即重叠区域沿宽度方向（焊接方向）尺寸为mm，沿长度方向重叠部分尺寸应≥38mm。a)对接/堆焊/点焊接头试样 b)缝焊接头试样图3剪切测试试样几何形状剪切区厚度图4所示为图3中不同形式焊接接头的A-A截面示意图，焊接接头的熔核尺寸可根据下述公式（1）进行计算：其中：d=熔核直径（mm）w=熔核宽度（mm）h=熔核高度（mm）

dwh2

(1)图4焊接接头横截面示意图根据公式1计算得到熔核直径d后，剪切性能测试试样剪切区长度l值的选取可在已知熔核直径的基础上适当减小0.1~0.2mm，且保证剪切性能测试试样剪切区长度l的取值满足l/δ≥4。剪切区宽度δ通常取0.8~1.2mm。剪切区选择图5焊接接头剪切区取样位置示意图试样制备标记热处理及时效测试试样的机械加工一般要求夹具剪切性能测试试样的夹具结构示意如图6所示，宜由淬硬钢加工制成。对接/b)对接/堆焊/c)点焊接头侧视图图6剪切性能测试试样的夹具结构示意图测量31所示。散斑制作及采集频率的确定（例如偏振光）试验程序如图6所示，将喷完漆后的剪切性能测试试样安装在试验夹具上。在装配加载装置（夹具及其附件到试验机mm范围内。加载前剪切区中心应在剪切性能测试试样载荷线0.025mm范围内。对于点焊样品，为了防止样品边缘和中心处应力6c)GB/T228.1—2021规定对样Pmax来，作为后续计算测试试样剪切应变的依据。试验结果及分析剪切强度计算其中：S-剪切强度，单位为MPa；Pmax-最大力，单位为N；

SPmaxA

（2）A-测试试样截面面积，单位为mm2。剪切应力-应变计算DIC测试系统中，根据样品尺寸选择合适的步长和区域进行剪切应变值的计算，剪90°DICtan()

(3)剪切应力τ

Plt

(4)其中：P=瞬时作用力，单位为N；l=剪切区长度，单位为mm；t=剪切区厚度，单位为mm。t取值范围：0.25mm~1mm，具体根据板厚尺寸确定。断口表面检验（t）、缺欠类型、尺寸和数量。如果出现白点应予以记录。试验报告试验完成后应在报告中体现以下信息:a）依据标准名称；b）材料的类型；c）接头形式；d）试样尺寸；e）剪切截面长度及厚度，单位为mm；f）最大剪切力，单位为N；g）剪切强度，单位为MPa；h）观察到的缺欠的类型和尺寸；i）剪切应力j）典型的检测报告示例在附录A中给出。报告编号：

附录A（资料性）依据的焊接