【技术实现步骤摘要】
总体上涉及材料测试和材料性能预测，并且更具体地涉及用于预测熔接焊缝和固态焊缝的显微硬度值的三维(3d)分布的系统和方法。
技术介绍
1、计算机辅助工程(cae)是使用软件(例如，cae工具)来辅助工程分析，诸如使用模拟载荷和约束来模拟不同条件对产品和/或结构的影响。cae工具包含产品和制造工具的模拟、验证和优化，包括在计算机辅助设计(cad)软件中创建的设计。cae工具的主要类别包括有限元分析(fea)、计算流体动力学(cfd)和多学科设计优化(mdo)。
2、cae工具广泛用于汽车行业，使汽车制造商能够在提高其生产的交通工具的安全性、舒适性和耐用性的同时减少产品开发成本和时间。cae工具的预测能力已经发展到大部分设计验证都是使用计算机模拟(例如，诊断)而不是物理原型测试来完成的程度。
3、对于诸如各种交通工具等的包括焊缝的产品，焊缝的显微硬度分布是cae分析的关键输入数据。显微压痕硬度测试(也称为显微硬度测试)通常用于测量局部区域的硬度，诸如工件的熔接区和热影响区(haz)内的硬度。该测试涉及通过利用压头施加载荷而在试样表面产生压痕。随后，将压头从表面移除，并使用显微镜测量印痕的尺寸。由此产生的硬度被评估为在压头下方施加的平均应力。
4、通过测量焊缝横截面上多个点的显微硬度，并将测量的显微硬度绘制到位置，可以确定焊缝的常规二维显微硬度分布。为了获得诸如热影响区(haz)的显微硬度特性等的附加信息，可以产生三维(3d)显微硬度分布。然而，获得准确的3d显微硬度分布可能相当困难和耗时，这需要大量
5、因此，期望提供能够以节省时间且准确的方式产生焊缝的3d显微硬度分布的系统和方法。此外，期望在减少对物理测试技术的依赖的情况下产生焊缝的3d显微硬度分布。此外，结合附图和前述
和
技术介绍
，根据随后的详细描述和所附的权利要求，本专利技术的其他期望的特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
1、提供了一种用于预测焊缝的显微硬度性能的系统，该焊缝定义至少两个工件之间的焊接接头。在各种实施例中，该系统包括处理器，该处理器被编程为：接收温度数据，该温度数据包括温度值，每个温度值归因于在用于产生焊缝的焊接工艺期间的对应时间处焊缝的多个点中的对应一者；基于温度值来确定针对焊缝的点中的每个点的峰值温度值和冷却速率值；基于评估峰值温度值和冷却速率值的机器学习方法来预测焊缝的显微硬度值的三维(3d)分布；并且基于显微硬度值的3d分布来生成显示数据。
2、在实施例中，处理器还被编程为：接收包括至少两个工件的成分的成分数据；接收包括至少两个工件的基底金属的显微硬度值的材料显微硬度数据；并且基于评估峰值温度值、冷却速率值、至少两个工件的成分和基底金属的显微硬度值的机器学习方法来预测焊缝的显微硬度值的3d分布。
3、在实施例中，处理器还被编程为：使用焊接工艺模拟模型来模拟温度值，并且生成包括模拟温度值的温度数据。
4、在实施例中，系统包括温度传感器，该温度传感器被配置为：在焊接工艺期间感测温度值，并且将感测温度值作为温度数据传输到处理器。在一些实施例中，至少两个工件由软钢形成，并且处理器在大约800℃和500℃之间的温度范围内确定冷却速率。在一些实施例中，至少两个工件由先进高强度钢形成，并且处理器在大约750℃和300℃之间的温度范围内确定冷却速率。
5、在实施例中，处理器还被编程为：将显微硬度值的3d分布作为输入数据提供给计算机辅助工程(cae)工具，并使用cae工具将显微硬度值的3d分布用作输入来执行分析。
6、在实施例中，至少两个工件由先进高强度钢形成，该先进高强度钢的基底金属中具有一定体积分数的马氏体，焊缝的热影响区包括回火区，3d分布的显微硬度值中的至少一些归因于回火区内的点，并且处理器被编程为在不使用针对回火区在实验上产生的马氏体回火动力学的情况下预测显微硬度值的3d分布。
7、在实施例中，处理器还被编程为：接收二维(2d)分布数据，二维(2d)分布数据包括显微硬度值的二维(2d)分布，每个显微硬度值归因于焊缝的多个点中的对应一者；通过机器学习方法，将显微硬度值的2d分布与焊缝的峰值温度值和冷却速率值相关联，以提供相关性结果；并且利用相关性结果训练神经网络，以预测焊缝的显微硬度值的3d分布。
8、在实施例中，处理器还被编程为：接收二维(2d)分布数据，该二维(2d)分布数据包括显微硬度值的二维(2d)分布，每个显微硬度值归因于焊缝固化后的焊缝的多个点中的对应一者；接收包括至少两个工件的成分的成分数据；接收包括至少两个工件的基底金属的显微硬度值的材料显微硬度数据；通过机器学习方法，将显微硬度值的2d分布与峰值温度值、冷却速率值、至少两个工件的成分和基底金属的显微硬度值相关联，以提供相关性结果；并且利用相关性结果训练神经网络，以预测焊缝的显微硬度值的3d分布。
9、在实施例中，系统包括显微硬度测试设备，该显微硬度测试设备被配置为：测量焊缝的显微硬度值的2d分布，并将显微硬度值的2d分布作为2d分布数据传输到处理器。
10、提供了一种用于预测焊缝的显微硬度性能的计算机实现的方法，该焊缝定义至少两个工件之间的焊接接头。在各种实施例中，该方法包括通过处理器：接收温度数据，该温度数据包括温度值，每个温度值归因于在用于产生焊缝的焊接工艺期间的对应时间处焊缝的多个点中的对应一者；基于温度值来确定针对焊缝的点中的每个点的峰值温度值和冷却速率值；基于评估峰值温度值和冷却速率值的机器学习方法来预测焊缝的显微硬度值的三维(3d)分布；并且基于显微硬度值的3d分布来生成显示数据。
11、在实施例中，该方法包括通过处理器：接收包括至少两个工件的成分的成分数据；接收包括至少两个工件的基底金属的显微硬度值的材料显微硬度数据；并且基于评估峰值温度值、冷却速率值、至少两个工件的成分和基底金属的显微硬度值的机器学习方法来预测焊缝的显微硬度值的3d分布。
12、在实施例中，该方法包括通过处理器：使用焊接工艺模拟模型来模拟温度值，并且生成包括模拟温度值的温度数据。
13、在实施例中，该方法包括：利用温度传感器在焊接工艺期间感测温度值，并且将感测温度值作为温度数据传输到处理器。在实施例中，至少两个工件由软钢形成，并且处理器在大约800℃和500℃之间的温度范围内确定冷却速率。在实施例中，至少两个工件由先进高强度钢形成，并且处理器在大约750℃和300℃之间的温度范围内确定冷却速率。
14、在实施例中，该方法包括通过处理器：将显微硬度值的3d分布作为输入数据提供给计算机辅助工程(cae)工具，并使用cae工具将显微硬度值的3d分布用作输入来执行分析。
15、在实施例中，焊缝包括回火区，该回火区包括焊缝的基底金属中的马氏体，3d分布的显微硬度值中的至少一些归因于回火区内的点，并且该方法还包括通过处理器在不使用针对回火区在实验上产生的回火动力学的情况下预测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于预测焊缝的显微硬度性能的系统，所述焊缝定义至少两个工件之间的焊接接头，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个工件由先进高强度钢形成，所述先进高强度钢包括一定体积分数的马氏体，其中，所述焊缝的热影响区包括回火区，所述3D分布的所述显微硬度值中的至少一些归因于所述回火区内的点，并且所述处理器被编程为在不使用针对所述回火区在实验上产生的马氏体回火动力学的情况下预测所述显微硬度值的3D分布。
6.一种用于预测焊缝的显微硬度性能的计算机实现的方法，所述焊缝定义至少两个工件之间的焊接接头，所述方法包括：
7.根据权利要求6所述的方法，还包括，通过所述处理器：
8.根据权利要求6所述的方法，还包括，通过所述处理器：
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：
10.根据权利要求6所述的方法，其中，
...【技术特征摘要】
1.一种用于预测焊缝的显微硬度性能的系统，所述焊缝定义至少两个工件之间的焊接接头，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被编程为：
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个工件由先进高强度钢形成，所述先进高强度钢包括一定体积分数的马氏体，其中，所述焊缝的热影响区包括回火区，所述3d分布的所述显微硬度值中的至少一些归因于所述回火区内的点，并且所述处理器被编程为在不使用针对所述回火区在实验上产生的马氏体回火动力学的情况下预测所述显微硬度值的3d分布。
【专利技术属性】
技术研发人员：卢颖，马俊杰，王会平，M·伯利尔，杨柏轩，J·奥斯瓦德，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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