焊接熱效應(yīng)溫度場(chǎng)、殘余應(yīng)力、變形

內(nèi)容概要

內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書建立在最新發(fā)展
起來的借助熱力學(xué)、連續(xù)
介質(zhì)力學(xué)和顯微組織動(dòng)力
學(xué)以及數(shù)值分析方法進(jìn)行
焊接性分析（包括與焊接
性有關(guān)的設(shè)計(jì)、材料及焊
接工藝的優(yōu)化）的系統(tǒng)研
究基礎(chǔ)上。它從焊接溫度
場(chǎng)出發(fā)，研究殘余應(yīng)力和
變形，提出了減少焊接殘
余應(yīng)力和變形的有效措施，
并概述了焊接對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
影響的問題。
本書是在作者為不倫
瑞克工業(yè)大學(xué)授課講義的
基礎(chǔ)上編寫完成的。理論
系統(tǒng)、概念清晰；又密切
結(jié)合焊接技術(shù)與生產(chǎn)發(fā)展
的實(shí)際，反映了國(guó)外在這
一領(lǐng)域的最新科研成果。
資料豐富實(shí)用。因此，可
作為焊接及相關(guān)專業(yè)的研
究生、本科生的教科書或
參考書，也可供有關(guān)的工
程技術(shù)人員、科研人員和
教師參考。

作者簡(jiǎn)介

本書作者D.拉達(dá)伊，工學(xué)博士
（DIETER RA DAJ，Dr.―ing. habil.）， 德國(guó)不
倫瑞克工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)教授（PrOf.of
Mechanicalengineering，Braunschweig
Technical University），任職戴姆勒―奔馳
公司（德國(guó)斯圖加特市）研究部高級(jí)科研經(jīng)
理（SeniorResearchManager ，Daimle r－
BenZCorp.，Stuttgart），同時(shí)還出任德國(guó)焊
接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析與車輛設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)幾個(gè)委
員會(huì)的主任委員以及國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）第
Ⅲ和第XⅢ委員會(huì)委員。
作者就讀于慕尼黑工業(yè)大學(xué)（機(jī)械工程
學(xué)，1959年取得學(xué)位），畢業(yè)后即在農(nóng)業(yè)基
礎(chǔ)技術(shù)研究所（由Kloth教授領(lǐng)導(dǎo)）從事車
輛設(shè)計(jì)研究工作。后于1963年獲得
Braunschweig工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，且
于1971年取得在大學(xué)授課資格。其間三年
在Argyrig教授（斯圖加特大學(xué)）處從事有
限元方法的開發(fā)與應(yīng)用等研究工作，并參與
了數(shù)項(xiàng)實(shí)際工程的強(qiáng)度評(píng)定工作。1972年起
供職于戴姆勒－奔馳股份公司（即奔馳汽車
制造商，現(xiàn)為集汽車、電子、航空、航天等
工業(yè)于－體的大型跨國(guó)公司），先負(fù)責(zé)（作
為高級(jí)經(jīng)理）研制、開發(fā)分析手段（有限元
系統(tǒng)等）方面的工作，后于1983年調(diào)入公司
研究部。作者主要從事熔焊接頭與點(diǎn)焊接頭
強(qiáng)度評(píng)定局部分析方法的研究并取得了令人
矚目的研究成果。
作者已發(fā)表約200篇科學(xué)論文（涉及結(jié)
構(gòu)強(qiáng)度評(píng)定、彈性理論、斷裂力學(xué)、缺口應(yīng)
力分析、光彈技術(shù)、焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度分析
及設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域）并著有《強(qiáng)度評(píng)定》
（1974）、《開口與夾芯的缺口應(yīng)力》（1977）、
《焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度》（德文版1985，英文版
1990）、《焊接熱效應(yīng)――溫度場(chǎng)、殘余應(yīng)力
及變形》（德文版1988，英文版1992）和《疲
勞強(qiáng)度》（德文版1995）幾本英、德文專著。

書籍目錄

目 錄
序
中譯本序
原序
前言
符號(hào)表
1緒論
1.1本書內(nèi)容范圍和結(jié)構(gòu)
1.2焊接性分析
1.3殘余應(yīng)力
1.4焊接殘余應(yīng)力
1.5焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)
1.6典型實(shí)例
1.7焊接變形
1.8有關(guān)的參考書
1.9本書概貌
2焊接溫度場(chǎng)
2.1基本原理
2.1.1焊接熱源
2.1.1.1焊接溫度場(chǎng)的意義
2.1.1.2焊接熱源的類型
2.1.1.3焊接熱源的熱功率
2.1.2熱傳播定律
2.1.2.1熱傳導(dǎo)定律
2.1.2.2對(duì)流傳熱定律
2.1.2.3輻射傳熱定律
2.1.2.4熱傳導(dǎo)微分方程式
2.1.2.5初始條件和邊界條件
2.1.2.6材料熱物理性質(zhì)的特征值
2.1.3幾何尺寸和熱輸入的簡(jiǎn)化模型
2.1.3.1簡(jiǎn)化的必要性
2.1.3.2幾何尺寸的簡(jiǎn)化
2.1.3.3熱源空間尺寸形狀的簡(jiǎn)化
2.1.3.4熱源作用時(shí)間因素的簡(jiǎn)化
2.1.3.5使用者選擇焊接溫度場(chǎng)模型應(yīng)考慮的問題
2.1.3.6數(shù)值解及其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
2.2整體溫度場(chǎng)
2.2.1瞬時(shí)固定熱源
2.2.1.1作用于半無(wú)限體的瞬時(shí)點(diǎn)熱源
2.2.1.2作用于無(wú)限板的瞬時(shí)線熱源
2.2.1.3作用于無(wú)限長(zhǎng)桿的瞬時(shí)面熱源
2.2.2連續(xù)固定和移動(dòng)熱源
2.2.2.1作用于半無(wú)限體的移動(dòng)點(diǎn)熱源
2.2.2.2作用于無(wú)限板的移動(dòng)線熱源
2.2.2.3作用于無(wú)限長(zhǎng)桿的移動(dòng)面熱源
2.2.3高斯分布熱源
2.2.3.1作用于半無(wú)限體的固定和移動(dòng)圓形熱源
2.2.3.2作用于無(wú)限板的固定和移動(dòng)圓形熱源
2.2.3.3作用于無(wú)限板的固定帶狀熱源
2.2.4快速移動(dòng)大功率熱源
2.2.4.1作用于半無(wú)限體的快速移動(dòng)大功率熱源
2.2.4.2作用于無(wú)限板的快速移動(dòng)大功率熱源
2.2.5熱飽和與溫度均勻化
2.2.6有限尺寸的影響
2.2.7有限元解
2.2.7.1基本原理
2.2.7.2環(huán)元模型
2.2.7.3板元模型
2.3對(duì)熔化區(qū)的局部熱作用
2.3.1作為焊接熱源的電弧
2.3.1.1物理工藝基礎(chǔ)知識(shí)
2.3.1.2熱平衡和熱源密度
2.3.1.3熔化焊熱傳導(dǎo)模型
2.3.1.3.1電極的熔化
2.3.1.3.2母材的熔化
2.3.1.3.3熔化的填充金屬和母材的相互作用
2.3.1.4焊接熔池模型
2.3.1.4.1焊接熔池物理
2.3.1.4.2焊接電弧模型
2.3.1.4.3流體靜力學(xué)的表面張力模型
2.3.1.4.4流體動(dòng)力學(xué)的焊接熔池模型
2.3.1.4.5流體靜力學(xué)焊縫形狀模型
2.3.1.4.6小孔模型
2.3.2作為焊接熱源的火焰
2.3.2.1物理工藝基礎(chǔ)知識(shí)
2.3.2.2熱平衡和熱流密度
2.3.3焊點(diǎn)的電阻加熱
2.3.4摩擦焊時(shí)熱的生成
2.4母材上的局部熱影啊
2.4.1熱影響區(qū)顯微組織轉(zhuǎn)變
2.4.1.1熱循環(huán)和顯微組織
2.4.1.2時(shí)間－溫度組織轉(zhuǎn)變圖
2.4.1.3時(shí)間－溫度組織轉(zhuǎn)變圖述評(píng)
2.4.2顯微組織轉(zhuǎn)變模型
2.4.3單道焊接時(shí)的冷卻速率、冷卻時(shí)間和奧氏體化時(shí)間
2.4.3.1立體和薄板中的冷卻速率
2.4.3.2厚板的冷卻速率
2.4.3.3立體和板件中的冷卻時(shí)間
2.4.3.4立體和板件中的奧氏體化時(shí)間
2.4.4多道焊的溫度循環(huán)
2.5氫擴(kuò)散
3焊接殘余應(yīng)力和變形
3.1基本原理
3.1.1溫度場(chǎng)基礎(chǔ)
3.1.2彈性熱應(yīng)力場(chǎng)
3.1.3彈塑性熱應(yīng)力場(chǎng)
3.1.4熱力學(xué)基本方程
3.1.5材料的熱物理和力學(xué)特征值
3.2有限元模型
3.2.1簡(jiǎn)明求解
3.2.2桿元模型
3.2.3環(huán)元模型
3.2.4板平面內(nèi)薄膜板元模型
3.2.5橫截面內(nèi)薄膜板元模型
3.2.6體元模型
3.3收縮力與應(yīng)力源模型
3.3.1縱向收縮力模型
3.3.2橫向收縮力模型
3.3.3在圓筒和球殼上的應(yīng)用
3.3.4殘余應(yīng)力源模型
3.4焊接殘余應(yīng)力綜述
3.4.1一般說明
3.4.2焊縫縱向殘余應(yīng)力
3.4.3焊縫橫向殘余應(yīng)力
3.4.4點(diǎn)焊、覆層和火焰切割后的殘余應(yīng)力
3.5焊接變形
3.5.1模型的簡(jiǎn)化
3.5.2橫向收縮和坡口橫向偏移
3.5.3縱向和彎曲收縮
3.5.4角收縮和扭轉(zhuǎn)變形
3.5.5薄壁焊接構(gòu)件的翹曲
3.6殘余應(yīng)力和變形的測(cè)量方法
3.6.1試驗(yàn)和測(cè)量的重要性
3.6.2焊接過程中應(yīng)變和位移的測(cè)量
3.6.3破壞性殘余應(yīng)力測(cè)量
3.6.3.1單軸焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量
3.6.3.2雙軸焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量
3.6.3.3三軸焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量
3.6.4非破壞性殘余應(yīng)力測(cè)量
3.6.5焊接后的變形測(cè)量
3.6.6相似關(guān)系
4減少焊接殘余應(yīng)力與變形的措施
4.1必要性與措施類別
4.2設(shè)計(jì)措施
4.3選材措施
4.3.1材料選擇的基本思路
4.3.2在熱彈塑性場(chǎng)方程中的材料特征值
4.3.3材料特征值對(duì)焊接殘余應(yīng)力與變形的影響
4.3.4焊接適應(yīng)性指數(shù)的推導(dǎo)
4.4制造工藝措施
4.4.1選擇制造工藝措施的依據(jù)
4.4.2焊前措施與焊時(shí)措施
4.4.2.1概述
4.4.2.2基本措施
4.4.2.3焊接工藝措施
4.4.2.4熱措施
4.4.2.5機(jī)械措施
4.4.2.6典型應(yīng)用實(shí)例
4.4.3焊后措施
4.4.3.1概述
4.4.3.2熱態(tài)消除應(yīng)力（消除應(yīng)力退火）
4.4.3.2.1熱態(tài)消除應(yīng)力方法的實(shí)際應(yīng)用與有關(guān)規(guī)范
4.4.3.2.2應(yīng)力松弛試驗(yàn)
4.4.3.2.3熱態(tài)消除應(yīng)力時(shí)顯微組織的變化
4.4.3.2.4退火溫度與退火時(shí)間的等效性
4.4.3.2.5熱態(tài)消除應(yīng)力的蠕變定律與蠕變理論
4.4.3.2.6熱態(tài)消除應(yīng)力的分析實(shí)例與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4.4.3.3冷態(tài)消除應(yīng)力（冷拉伸、火焰消除應(yīng)力與
振動(dòng)消除應(yīng)力）
4.4.3.3.1冷拉伸的桿元模型
4.4.3.3.2冷拉伸的缺口與裂紋力學(xué)
4.4.3.3.3與冷拉伸有關(guān)的實(shí)際問題
4.4.3.3.4火焰消除應(yīng)力與感應(yīng)消除應(yīng)力
4.4.3.3.5振動(dòng)消除應(yīng)力
4.4.3.4錘擊、滾壓、點(diǎn)狀加壓與點(diǎn)狀加熱
4.4.3.5熱矯正、冷矯正及火焰矯正
5焊接對(duì)強(qiáng)度的影響
5.1概述
5.2熱裂紋與冷裂紋
5.3延性斷裂
5.4脆性斷裂
5.5層狀撕裂
5.6蠕變斷裂
5.7疲勞斷裂
5.8幾何（形狀）不穩(wěn)定性
5.9腐蝕與磨損
5.10焊接時(shí)強(qiáng)度的下降
參考文獻(xiàn)
本書作者的有關(guān)專著
索引

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