焊接結(jié)構(gòu)學(xué)

內(nèi)容概要

本書主要內(nèi)容包括：緒論、焊接熱過(guò)程、焊接應(yīng)力與變形、焊接接頭、焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂、焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度、焊接結(jié)構(gòu)類型及其力學(xué)特點(diǎn)、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。本書力求理論聯(lián)系實(shí)際，突出基本問(wèn)題，注重對(duì)思路和能力的培養(yǎng)，并適當(dāng)反映國(guó)內(nèi)外的最新研究成果和發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)以往焊接專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中缺乏焊接熱過(guò)程的相關(guān)知識(shí)的狀況，對(duì)這方面的相關(guān)知識(shí)也作了比較詳細(xì)的介紹。    本書可作為焊接技術(shù)與工程專業(yè)以及材料成形及控制工程專業(yè)研修焊接專業(yè)方向的本科生教材，也可供從事焊接工作的工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

方洪淵，教授，1978年1月畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接工藝及設(shè)備專業(yè)，1990年獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院焊接科學(xué)與工程系教授，博士生導(dǎo)師。原哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)，中國(guó)高等學(xué)校材料成形及控制工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)委員

書籍目錄

序前言第1章  緒論  1.1 焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)  1.2 構(gòu)件焊接性第2章  焊接熱過(guò)程  2.1 基本概念與基本原理    2.1.1 電弧焊熱過(guò)程概述    2.1.2 熱傳播基本定律    2.1.3 焊接熱源  2.2 焊接溫度場(chǎng)    2.2.1 瞬時(shí)固定熱源作用下的溫度場(chǎng)    2.2.2 連續(xù)移動(dòng)集中熱源作用下的溫度場(chǎng)    2.2.3 高斯分布熱源作用下的溫度場(chǎng)    2.2.4 快速移動(dòng)大功率熱源作用下的溫度場(chǎng)    2.2.5 熱飽和與溫度均勻化  2.3 焊接熱循環(huán)    2.3.1 焊接熱循環(huán)及其主要參數(shù)    2.3.2 焊接熱循環(huán)參數(shù)的計(jì)算    2.3.3 多層焊時(shí)的熱循環(huán)  2.4 熔化區(qū)域的局部熱作用    2.4.1 熱平衡和熱流密度    2.4.2 電極的加熱與熔化    2.4.3 焊接熔池模型第3章  焊接應(yīng)力與變形  3.1 內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生    3.1.1 內(nèi)應(yīng)力及其產(chǎn)生原因    3.1.2 熱應(yīng)變與相變應(yīng)變  3.2 焊接應(yīng)力與變形的形成過(guò)程    3.2.1 簡(jiǎn)單桿件的應(yīng)力與變形    3.2.2 不均勻溫度場(chǎng)作用下的應(yīng)力與變形    3.2.3 焊接引起的應(yīng)力與變形  3.3 焊接殘余應(yīng)力    3.3.1 焊接殘余應(yīng)力的分布    3.3.2 焊接殘余應(yīng)力的影響  3.4 焊接殘余變形    3.4.1 焊接殘余變形的分類    3.4.2 縱向收縮變形及其引起的撓曲變形    3.4.3 橫向收縮變形及其引起的撓曲變形    3.4.4 角變形    3.4.5 薄壁焊接構(gòu)件的翹曲（波浪變形）    3.4.6 焊接錯(cuò)邊和扭曲變形  3.5 焊接殘余應(yīng)力與變形的測(cè)量和調(diào)控    3.5.1 焊接過(guò)程中應(yīng)變、位移及焊接變形的測(cè)量    3.5.2 焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量    3.5.3 焊接殘余應(yīng)力與變形的調(diào)整與控制第4章  焊接接頭  4.1 焊接接頭的一般性能    4.1.1 焊接接頭的基本概念    4.1.2 焊接接頭的不均勻性及其力學(xué)行為    4.1.3 焊縫及接頭的基本形式、分類及表示方法  4.2 焊接接頭的工作應(yīng)力分布和工作性能    4.2.1 應(yīng)力集中的概念    4.2.2 電弧焊接頭的工作應(yīng)力分布和工作性能    4.2.3 接觸焊接頭的工作應(yīng)力分布和工作性能    4.2.4 鉚焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)與鉚焊聯(lián)合接頭  4.3 焊接接頭靜載強(qiáng)度計(jì)算    4.3.1 工作焊縫與聯(lián)系焊縫    4.3.2 強(qiáng)度計(jì)算的基本公式及簡(jiǎn)化計(jì)算的基本做法    4.3.3 電弧焊接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算    4.3.4 接觸焊接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算    4.3.5 焊縫許用應(yīng)力第5章  焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂  5.1 脆性斷裂事故和研究脆性斷裂的意義  5.2 金屬材料的斷裂及其影響因素    5.2.1 金屬材料斷裂的形態(tài)特征    5.2.2 影響金屬脆性斷裂的主要因素  5.3 材料斷裂的評(píng)定方法    5.3.1 轉(zhuǎn)變溫度方法    5.3.2 斷裂力學(xué)方法  5.4 焊接結(jié)構(gòu)制造工藝特點(diǎn)與脆性斷裂的關(guān)系  5.5 焊接結(jié)構(gòu)抗裂性能與止裂性能的評(píng)定方法    5.5.1 脆性斷裂的過(guò)程及焊接結(jié)構(gòu)的兩種設(shè)計(jì)原則    5.5.2 焊接接頭抗開裂性能試驗(yàn)    5.5.3 止裂試驗(yàn)  5.6 預(yù)防焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂的措施    5.6.1 正確選用材料    5.6.2 采用合理的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    5.6.3 用斷裂力學(xué)方法評(píng)定結(jié)構(gòu)安全性第6章  焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度-  6.1 材料及結(jié)構(gòu)疲勞失效的特征  6.2 疲勞試驗(yàn)及疲勞圖    6.2.1 疲勞載荷及其表示法    6.2.2 基礎(chǔ)疲勞試驗(yàn)及疲勞曲線    6.2.3 疲勞強(qiáng)度的常用表示法——疲勞圖    6.2.4 各類參數(shù)對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響  6.3 疲勞斷裂的物理過(guò)程和斷口特征  6.4 焊接接頭的疲勞強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)  6.5 影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素    6.5.1 應(yīng)力集中的影響    6.5.2 近縫區(qū)金屬性能變化的影響    6.5.3 殘余應(yīng)力的影響    6.5.4 缺陷的影響  6.6 提高焊接接頭疲勞強(qiáng)度的措施    6.6.1 焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)概述    6.6.2 疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的一般原則    6.6.3 提高疲勞強(qiáng)度的工藝措施    6.6.4 提高疲勞強(qiáng)度幾種工藝方法的定量分析與比較  6.7 斷裂力學(xué)在疲勞裂紋擴(kuò)展研究中的應(yīng)用    6.7.1 裂紋與亞臨界擴(kuò)展    6.7.2 疲勞裂紋擴(kuò)展特性da/dN-△K曲線的一般關(guān)系    6.7.3 疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的估算第7章  焊接結(jié)構(gòu)類型及其力學(xué)特點(diǎn)  7.1 焊接結(jié)構(gòu)的基本類型    7.1.1 焊接結(jié)構(gòu)的分類    7.1.2 焊接結(jié)構(gòu)的力學(xué)合理性分析  7.2 焊接結(jié)構(gòu)力學(xué)特征    7.2.1 桁架結(jié)構(gòu)及其力學(xué)特征    7.2.2 板殼結(jié)構(gòu)及其力學(xué)特征    7.2.3 實(shí)體結(jié)構(gòu)及其力學(xué)特征  7.3 焊接結(jié)構(gòu)實(shí)例分析    7.3.1 鋼制橋梁    7.3.2 焊接容器    7.3.3 機(jī)床機(jī)身    7.3.4 焊接旋轉(zhuǎn)體    7.3.5 薄板結(jié)構(gòu)第8章  焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  8.1 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則    8.1.1 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般思路    8.1.2 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性分析    8.1.3 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題  8.2 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例    8.2.1 機(jī)床機(jī)身    8.2.2 壓力容器    8.2.3 薄板結(jié)構(gòu)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　焊接作為一種重要的先進(jìn)制造技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著非常重要的作用。經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展，目前，焊接已在許多工業(yè)部門的金屬結(jié)構(gòu)（如建筑鋼結(jié)構(gòu)、船體、鐵道車輛、壓力容器等）制造中幾乎全部取代了鉚接。此外，在機(jī)械制造業(yè)中，以往由整鑄整鍛方法生產(chǎn)的大型毛坯改成了焊接結(jié)構(gòu)，目前，世界主要工業(yè)國(guó)家生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)占到鋼產(chǎn)量的50％～60％?！　?.1　焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)　　與鉚接、螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)相比較，或者與鑄造和鍛造的結(jié)構(gòu)相比，焊接結(jié)構(gòu)具有下列優(yōu)點(diǎn)：　?。?）焊接接頭強(qiáng)度高　在適當(dāng)?shù)臈l件下，焊接接頭的強(qiáng)度可達(dá)到與母材等強(qiáng)度甚至高于母材強(qiáng)度。而鉚接或螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，由于要在母材上鉆孔，這樣就削弱了工作截面，從而導(dǎo)致承載能力下降約20％?！　。?）焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活性大　主要表現(xiàn)在：焊接結(jié)構(gòu)的幾何形狀不受限制，可以制造空心結(jié)構(gòu)，而采用鉚、鑄、鍛等方法是無(wú)法制造的；焊接結(jié)構(gòu)的壁厚不受限制，當(dāng)兩被連接構(gòu)件的壁厚相差很大時(shí)，仍然可以實(shí)現(xiàn)有效連接；焊接結(jié)構(gòu)的外形尺寸不受限制，對(duì)于大型結(jié)構(gòu)可分段制成部件，現(xiàn)場(chǎng)組焊，這是鍛、鑄工藝所不能完成的。此外，可利用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)型材組焊形成所需要的結(jié)構(gòu)，目前許多大型起重機(jī)和橋梁等都采用型材制造；采用焊接的方法可實(shí)現(xiàn)異種材料的連接，在同一結(jié)構(gòu)的不同部位可按需要配置不同性能的材料，做到物盡其用。焊接還可與其他工藝方法聯(lián)合使用，如鑄一焊、鍛一焊、栓一焊、沖壓一焊接等聯(lián)合工藝來(lái)制造金屬結(jié)構(gòu)。　?。?）焊接接頭密封性好　其氣密性、水密性均優(yōu)于其他方法，特別是在高溫、高壓容器上，只有焊接接頭才是最理想的連接形式。　?。?）焊前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單特別是近年來(lái)數(shù)控精密氣割技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于各種厚度或形狀復(fù)雜的待焊件，不必預(yù)畫線就能直接從板料上切割出來(lái)，一般不用再進(jìn)行機(jī)械加工就可投入裝配焊接?！　。?）易于結(jié)構(gòu)的變更和改型與鑄、鍛工藝相比，焊接結(jié)構(gòu)的制造無(wú)需鑄型和模具，因此成本低、周期短。特別是在制作大型或重型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且是單件或小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時(shí)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

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