乔东虓 ，陈 健 ，张 伟 ，冯智力 ，潘际銮

(1.清华大学 机械工程系，北京 100084；2.美国橡树岭国家实验室，美国 田纳西 37831）

0 前言

焊接过程中伴随的力学过程是焊接领域的一个重要的研究分支。由于焊接过程中严重的温度不均匀性，焊缝金属及焊缝周围热影响区金属冷却收缩会引起焊接结构的变形，并在焊缝周围产生焊接残余应力。这两者会给焊接工件的后续加工与服役带来不利的影响，如引起工件外形不达标、导致疲劳寿命下降、引起焊接裂纹等。因此，科技工作者对焊接引起的变形和应力做了大量的研究工作[1-13]。

数字图像相关DIC（Digital Image Correlation）是一种新的应变场测量技术[14]。该方法利用经过标定的摄像机跟踪被测对象表面的图像特征的移动，测量试样表面特征的空间位置变化，从而计算试样表面的应变分布。其优点在于可以非接触的测量一个区域内三维表面上的应变分布。M.DE Strycker等人曾经利用DIC技术测量管道焊接时工件表面的应变场[15]，但是其测量区域距离熔池较远，不能很好地反映熔池周围热影响区的应变。Shibahara Masakazu等人也曾利用DIC技术对焊后应变场进行了测量，但是作者只是测量了位移的分布，并未给出应变的云图[16]。

焊接过程中全场应变的测量对于研究验证焊接残余应力模型也具有非常重要的意义。数值计算的方法是研究焊接应力与变形的主要方法之一。为了验证计算模型的正确性，通常采用焊接结束、工件冷却以后表面或者内部的残余应力分布的测量结果与模型计算结果进行对比。……