船舶制造工藝力學(xué)

內(nèi)容概要

　　《船舶制造工藝力學(xué)》不是離開(kāi)工藝講力學(xué)，也不是離開(kāi)力學(xué)講工藝，而是力求從力學(xué)理論與制造工藝實(shí)踐相結(jié)合的角度去說(shuō)明船舶制造中的力學(xué)問(wèn)題，并進(jìn)一步理解工藝過(guò)程的合理性或存在的問(wèn)題，以求深入理解造船工藝并對(duì)其進(jìn)行合理改進(jìn)。具體做法是，基于船舶制造工藝的主要過(guò)程，闡述其中的力學(xué)表現(xiàn)，揭示其力學(xué)機(jī)理，導(dǎo)出其有效解法，使讀者進(jìn)一步理解造船工藝過(guò)程中的力學(xué)問(wèn)題及其對(duì)工藝過(guò)程的影響，使工程人員能應(yīng)用給出的力學(xué)原理和具體算法解決船舶制造中的實(shí)際工程問(wèn)題?！　　洞爸圃旃に嚵W(xué)》在介紹一些成熟內(nèi)容的同時(shí)，還介紹了一些國(guó)內(nèi)外最新研究成果，目的是讓讀者了解本領(lǐng)域的研究動(dòng)向及前沿，所介紹的內(nèi)容不一定是公認(rèn)正確的，僅是為了使本書(shū)具有啟發(fā)作用，引起讀者的興趣及更多的思考和研究，促進(jìn)船舶制造工藝力學(xué)研究的開(kāi)展?！　　洞爸圃旃に嚵W(xué)》適用于船舶及海洋工程專業(yè)的高年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)參考，也可供船舶及海洋工程領(lǐng)域的科技人員學(xué)習(xí)參考。通過(guò)對(duì)本書(shū)的學(xué)習(xí)，使讀者對(duì)船舶制造工藝中的力學(xué)問(wèn)題能有更深人的理解和思考，從把握住力學(xué)本質(zhì)的角度去考慮造船工藝的改進(jìn)途徑，提高造船科學(xué)的水平。

書(shū)籍目錄

第一章 緒論1.1 造船與力學(xué)1.2 船舶制造工藝力學(xué)及其研究任務(wù)1.3 國(guó)內(nèi)外船舶制造工藝力學(xué)的研究狀況參考文獻(xiàn)第二章 船體構(gòu)件冷加工中的力學(xué)問(wèn)題2.1 船體板材和型材冷彎加工中的力學(xué)問(wèn)題2.1.1 梁的彈塑性彎曲2.1.2 梁截面上殘余應(yīng)力的分布2.1.3 簡(jiǎn)支梁彎曲的塑性變形區(qū)及曲率分布2.1.4 板材滾彎過(guò)程與幾何關(guān)系2.1.5 板材滾彎塑性變形區(qū)的分布2.1.6 莫施寧公式2.1.7 型材塑性彎曲的變形特點(diǎn)2.1.8 型材彎曲自動(dòng)控制的回彈模型2.2 船體管材冷彎加工中的力學(xué)問(wèn)題2.2.1 管材冷彎加工彎曲應(yīng)力分析2.2.2 管材冷彎加工的彎矩與彎曲力2.2.3 管材冷彎加工的回彈量計(jì)算2.2.4 管材冷彎加工的最小彎曲半徑2.2.5 纏繞式彎管機(jī)上管子的回彈與伸長(zhǎng)規(guī)律參考文獻(xiàn)第三章 船體曲面鋼板水火加工成型工藝力學(xué)3.1概述3.1.1 船體曲面鋼板水火加工成型工藝特點(diǎn)3.1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展3.2 鋼板水火加工工藝的熱傳導(dǎo)問(wèn)題3.2.1 水火彎板熱傳導(dǎo)特點(diǎn)3.2.2 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)3.2.3 水火彎板瞬態(tài)溫度場(chǎng)3.3 水火彎板熱彈塑性分析3.3.1 水火彎板的力學(xué)行為3.3.2 水火彎板熱彈塑性的有限元分析參考文獻(xiàn)第四章 船體焊接中的力學(xué)問(wèn)題4.1 結(jié)構(gòu)焊接力學(xué)行為4.1.1 焊接接頭類型4.2 焊接殘余應(yīng)力與變形4.1.3 焊接殘余應(yīng)力與變形的研究進(jìn)展4.1.4 焊接殘余應(yīng)力的消除方法4.1.5 焊接變形的控制方法4.6 焊接接頭設(shè)計(jì)和計(jì)算4.2 結(jié)構(gòu)焊接斷裂力學(xué)4.2.1 脆性斷裂的特征及影響因素4.2.2 防斷設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及相關(guān)試驗(yàn)方法4.2.3 焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及影響結(jié)構(gòu)斷裂失效的因素4.2.4 防止脆性斷裂的措施4.3 焊接結(jié)構(gòu)的使用安全評(píng)定4.3.1 斷裂力學(xué)的基本概念4.3.2 “合于使用”原則安全評(píng)定的發(fā)展4.4 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂4.4.1 疲勞基本概念4.4.2 船體焊接結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評(píng)估參考文獻(xiàn)第五章 船舶下水工藝力學(xué)5.1 船舶縱向下水的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題5.1.1 縱向傾斜船臺(tái)船舶下水概述5.1.2 船舶下水動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的提出5.1.3 船舶下水動(dòng)力學(xué)的工程計(jì)算5.1.4 算例5.2 船舶縱向下水力數(shù)值預(yù)報(bào)與船體損傷的預(yù)防5.2.1 船舶縱向下水布置和過(guò)程5.2.2 下水船體梁計(jì)算模型……第六章 船舶制造與工藝領(lǐng)域研究動(dòng)向

章節(jié)摘錄

　　（4）金屬相變時(shí)的比容變化　　金屬在加熱和冷卻過(guò)程中發(fā)生的相變會(huì)引起比容及性能的變化。不同的顯微組織，比容大小由其晶格類型所決定。如馬氏體為正方體結(jié)構(gòu)，比容值最大；奧氏體為面心立方體結(jié)構(gòu)，比容值最小。對(duì)于一般的碳鋼，冷卻時(shí)由于奧氏體向鐵素體和珠光體的轉(zhuǎn)變?cè)?00℃以上發(fā)生，因而不會(huì)影響焊接殘余應(yīng)力的形成。但當(dāng)冷卻速度很快或合金及碳元素增加時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，并可能形成馬氏體，此時(shí)將嚴(yán)重影響最終焊接殘余應(yīng)力大小（一般隋況下，焊縫中的拉應(yīng)力值要顯著降低）。　?。?）焊件本身的剛性　　用具有一定厚度的母材金屬制造焊件時(shí)，由于焊件本身的剛性大，限制了加熱時(shí)的自由變形和冷卻時(shí)的自由收縮，從而在接頭中產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變?！　傂缘拇笮∨c焊件的尺寸拘束度有關(guān)，在非拘束條件下，隨著焊件尺寸的增大，會(huì)產(chǎn)生自拘束作用。當(dāng)焊件的長(zhǎng)度超過(guò)500mm以上，即可通過(guò)焊件的尺寸效應(yīng)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。而當(dāng)焊件的寬度超過(guò)殘余應(yīng)力分布區(qū)域的寬度的數(shù)倍時(shí)，將不影響橫向殘余應(yīng)力的分布?！　〉侥壳盀橹?，對(duì)于焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律及其影響因素已經(jīng)有了統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)和理解，但是從定量的觀點(diǎn)上看，由于情況復(fù)雜、多變，因而不論是計(jì)算還是實(shí)測(cè)均有一定的誤差?！　?.焊接殘余應(yīng)力的特征　　焊接殘余應(yīng)力屬于內(nèi)應(yīng)力，具有以下一些特征：　?、傧嗷テ胶庑浴Ｒ?yàn)槭莾?nèi)應(yīng)力、拉應(yīng)力和壓應(yīng)力共存，且相互平衡，在無(wú)外界因素（如溫度、載荷等）的干擾下，拉、壓應(yīng)力的分布特征不會(huì)改變?！　、谧裱瓚?yīng)力疊加原理。使用未消除應(yīng)力的焊件時(shí)，由載荷引起的工作應(yīng)力可與焊接殘余應(yīng)力相互疊加。如果兩種應(yīng)力的性質(zhì)不同，方向相反，疊加的結(jié)果會(huì)提高焊件的承載能力。如果兩種應(yīng)力的性質(zhì)和方向相同，疊加后的數(shù)值會(huì)在焊件的局部增大，甚至超過(guò)母材金屬的屈服點(diǎn)。當(dāng)局部應(yīng)力超過(guò)母材金屬的屈服點(diǎn)時(shí)，對(duì)延性、韌性較好的焊件來(lái)說(shuō)，不影響強(qiáng)度，只影響剛度。但對(duì)脆性材料制成的焊件，將產(chǎn)生不利的影響?！　、塾小皯?yīng)力重分布現(xiàn)象”。當(dāng)焊件的外部因素引起的應(yīng)力和殘余應(yīng)力疊加后，超過(guò)母材金屬的屈服點(diǎn)時(shí)，將在該區(qū)域發(fā)生延性變形。如果此時(shí)消除外部因素的作用，焊件不但不能恢復(fù)原有的幾何形狀，而且還將改變殘余應(yīng)力的分布情況，應(yīng)力峰值可能有所減小，這就是“應(yīng)力重分布”。它會(huì)導(dǎo)致焊件的尺寸精度和幾何形狀發(fā)生變化。生產(chǎn)中利用“拉伸載荷消除應(yīng)力”的方法，其理論根據(jù)就在于此?！皯?yīng)力重分布”通過(guò)降低殘余應(yīng)力峰值，提高焊件的承載能力。　　……

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