焊接變形和殘余應(yīng)力的數(shù)值計(jì)算方法與程序

內(nèi)容概要

　　針對(duì)工程技術(shù)人員和高校學(xué)生，深入淺出地用3根棒所構(gòu)成的非常簡(jiǎn)單的1維力學(xué)模型說(shuō)明焊接變形和殘余應(yīng)力的生成過(guò)程；同時(shí)對(duì)以固有應(yīng)變?yōu)榛A(chǔ)的殘余應(yīng)力、變形預(yù)測(cè)以及測(cè)定的基礎(chǔ)理論進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。焊接變形和殘余應(yīng)力一直是困擾工程技術(shù)人員的一大難題。《焊接變形和殘余應(yīng)力的數(shù)值計(jì)算方法與程序》配有可以體驗(yàn)計(jì)算焊接變形和殘余應(yīng)力的程序以及基本例題的CD。根據(jù)《焊接變形和殘余應(yīng)力的數(shù)值計(jì)算方法與程序》的解說(shuō)，可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)上體驗(yàn)焊接溫度、殘余應(yīng)力和變形計(jì)算?！逗附幼冃魏蜌堄鄳?yīng)力的數(shù)值計(jì)算方法與程序》還引用典型的計(jì)算實(shí)例介紹焊接變形和殘余應(yīng)力分析的方法和目的。CD中還收錄了熱彈塑性計(jì)算所需的各種材料的熱物理、力學(xué)性能數(shù)據(jù)和基本理論?！逗附幼冃魏蜌堄鄳?yīng)力的數(shù)值計(jì)算方法與程序》是工程技術(shù)人員和高校學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握焊接變形和殘余應(yīng)力基礎(chǔ)知識(shí)的有力工具?！　　逗附幼冃魏蜌堄鄳?yīng)力的數(shù)值計(jì)算方法與程序》的主要內(nèi)容如下：　　第1章 焊接力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，即緒論，焊接力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，殘余應(yīng)力和固有應(yīng)變的生成機(jī)理?！　〉?章 固有應(yīng)變法測(cè)量和預(yù)測(cè)殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)理論，即固有應(yīng)變和生成應(yīng)力的關(guān)系，2維及3維殘余應(yīng)力的測(cè)量方法，焊接殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)。　　第3章 焊接力學(xué)模擬的基礎(chǔ)，即焊接的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)模擬的基礎(chǔ)知識(shí)?！　〉?章 有限元法的基礎(chǔ)知識(shí)，即問(wèn)題的種類(lèi)和基本計(jì)算式，變分原理，熱彈塑性問(wèn)題的分析實(shí)例?！　〉?章 關(guān)于《焊接變形和殘余應(yīng)力的數(shù)值計(jì)算方法與程序》程序的問(wèn)與答，即程序概要，焊接熱傳導(dǎo)程序heat2d．exe的問(wèn)與答，熱彈塑性的程序tepc2d．exe的問(wèn)與答，固有應(yīng)變法程序inhs2d．exe的問(wèn)與答，子程序awsd．exe的問(wèn)與答，計(jì)算例題數(shù)據(jù)?！　〉?章 有限元程序的焊接熱傳導(dǎo)、焊接變形及殘余應(yīng)力的體驗(yàn)計(jì)算，即焊接熱傳導(dǎo)heat2d．exe的體驗(yàn)計(jì)算，熱彈塑性FEM程序tepc2d．exe的體驗(yàn)計(jì)算，固有應(yīng)變FEM程序inhs2．exe．的體驗(yàn)計(jì)算，固有應(yīng)變程序inhs2d．exe的殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)計(jì)算?！　〉?章 焊接應(yīng)力及變形的各類(lèi)問(wèn)題和對(duì)策，即對(duì)接接頭的冷裂紋和約束、減少疲勞裂紋的角焊縫焊接殘余應(yīng)力分析、多層焊接殘余應(yīng)力和焊接裂紋、極厚板多層對(duì)接接頭的殘余應(yīng)力分析，防止管道接頭的應(yīng)力腐蝕的水冷式焊接，線狀加熱的變形預(yù)測(cè)、點(diǎn)焊接過(guò)程模擬、大型焊接結(jié)構(gòu)的變形分析等計(jì)算實(shí)例。

作者簡(jiǎn)介

　　上田幸雄 1932年4月12日出生 1955年大阪大學(xué)工學(xué)部造船學(xué)科畢業(yè) 1962年美國(guó)里海大學(xué)獲得Ph．D． 1968年大阪大學(xué)工學(xué)博士 2002年挪威理工大學(xué)名譽(yù)博士 1975年大阪大學(xué)焊接工學(xué)研究所教授 1992年一l996年大阪大學(xué)焊接工學(xué)研究所所長(zhǎng) 1996年大阪大學(xué)名譽(yù)教授 1996年-2003年近畿大學(xué)教授，兼任美國(guó)密西根大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)顧問(wèn)教授 2007年至今大阪大學(xué)接合科學(xué)研究所焊接計(jì)算科學(xué)國(guó)際合作研究中心顧問(wèn)。

書(shū)籍目錄

第1章 焊接力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1 緒論1.2 殘余應(yīng)力的生成過(guò)程和固有應(yīng)變1.2.1 力學(xué)模型1.2.2 自由棒C加熱的情況1.2.3 兩端固定的棒C加熱的情況1.2.4 剛體壁自由移動(dòng)、只加熱棒c的情況1.3 用固有應(yīng)變?cè)佻F(xiàn)殘余應(yīng)力以及固有應(yīng)變的逆推算1.3.1 用固有應(yīng)變?cè)佻F(xiàn)殘余應(yīng)力1.3.2 固有應(yīng)變的逆推算第2章 固有應(yīng)變法測(cè)量和預(yù)測(cè)殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)理論2.1 固有應(yīng)變和生成應(yīng)力的關(guān)系2.2 測(cè)量應(yīng)變與固有應(yīng)變的關(guān)系2.3 有效固有應(yīng)變和非有效固有應(yīng)變2.4 有效固有應(yīng)變的推定法2.5 有效固有應(yīng)變的最或然值和殘余應(yīng)力的測(cè)量精度2.6 彈性響應(yīng)矩陣的導(dǎo)出2.7 2維和3維殘余應(yīng)力測(cè)量的流程和測(cè)量方法2.7.1 薄板對(duì)接接頭焊的2維殘余應(yīng)力的測(cè)定2.7.2 厚板對(duì)接接頭焊的3維殘余應(yīng)力的測(cè)定2.8 焊接殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)第3章 焊接力學(xué)模擬的基礎(chǔ)3.1 焊接的熱流和溫度計(jì)算3.1.1 熱的投入、擴(kuò)散和散失3.1.2 簡(jiǎn)單的熱流模型3.1.3 不同材料性能的差異3.1.4 溫度引起的材料性能變化3.1.5 特征溫度和特征尺寸3.1.6 簡(jiǎn)單熱傳導(dǎo)問(wèn)題的解析法3.1.7 小結(jié)3.2 力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)3.2.1 根據(jù)問(wèn)題的維數(shù)進(jìn)行力學(xué)分類(lèi)3.2.2 表征力學(xué)現(xiàn)象的變量和公式3.2.3 三根棒模型的變形和應(yīng)力3.2.4 三根棒模型的熱彈塑性問(wèn)題3.2.5 小結(jié)第4章 有限元法的基礎(chǔ)知識(shí)4.1 用途廣泛的有限元法4.2 問(wèn)題的種類(lèi)和基本公式4.3 變分原理的基礎(chǔ)知識(shí)4.4 復(fù)數(shù)單元問(wèn)題的求解法4.4.1 一個(gè)零件的平衡方程式4.4.2 兩根串聯(lián)的棒的問(wèn)題4.5 增量法求解非線性問(wèn)題4.6 基礎(chǔ)的熱彈塑性蠕變問(wèn)題的解析實(shí)例4.6.1 受熱循環(huán)的約束棒4.6.2 約束棒的熱彈性問(wèn)題4.6.3 約束棒的熱彈塑性問(wèn)題4.6.4 約束棒的熱彈塑性蠕變問(wèn)題4.7 焊接問(wèn)題的簡(jiǎn)單理論解4.7.1 瞬間熱源的溫度分布4.7.2 薄板對(duì)接焊的溫度分布4.7.3 厚板對(duì)接焊的溫度分布4.7.4 薄板焊接時(shí)的固有應(yīng)變分布4.8 焊接變形和殘余應(yīng)力分析的流程4.9 正確進(jìn)行數(shù)值模擬的檢查項(xiàng)目4.9.1 輸入數(shù)據(jù)文件生成時(shí)的檢查項(xiàng)目4.9.2 數(shù)值模擬結(jié)果的檢查項(xiàng)目4.10 計(jì)算中經(jīng)常遇到的問(wèn)題以及解決方法第5章 關(guān)于本書(shū)程序的問(wèn)與答5.1 程序概要的問(wèn)與答5.2 焊接熱傳導(dǎo)程序heat2d.exe的問(wèn)與答5.3 熱彈塑性蠕變程序tepc2d.exe的問(wèn)與答5.4 固有應(yīng)變法程序inhs2d。exe的問(wèn)與答……第6章 有限元程序的焊接熱傳異、焊接變形及殘余應(yīng)力的體驗(yàn)計(jì)算第7章 焊接應(yīng)力及變形的各類(lèi)問(wèn)題和對(duì)策作者簡(jiǎn)歷

章節(jié)摘錄

　　第1章 焊接力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)　　1.1 緒論　　焊接是通過(guò)熔化金屬進(jìn)行連接的工藝過(guò)程，它必然產(chǎn)生熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力和變形。從力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)解釋其產(chǎn)生機(jī)理以及研究其對(duì)焊接結(jié)構(gòu)所給予的影響的理論體系稱(chēng)之為焊接力學(xué)以前的焊接力學(xué)主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)或簡(jiǎn)單的理論公式來(lái)進(jìn)行定性研究，然而隨熱彈塑性有限元法的普及，詳細(xì)模擬焊接過(guò)程中的力學(xué)現(xiàn)象已成為可能?！　∪绫韑-1所示，大多數(shù)金屬結(jié)構(gòu)都是從鋼板開(kāi)始，經(jīng)過(guò)切割、彎曲成型、焊接、矯形和消除殘余應(yīng)力等工序制作完成的?？梢园堰@些工序按加工方法分類(lèi)為熱加工方法、機(jī)械加工方法和化學(xué)加工方法。焊接是通過(guò)加熱熔化金屬進(jìn)行熔化連接的工藝方法，當(dāng)然屬于熱加工方法。作為熔化金屬的熱源主要有：氣體、電弧、等離子、電子束以及激光。譬如，對(duì)于壓力容器這樣的厚板焊接，為了提高效率采用電子束等高能密度熱源，而對(duì)船和橋梁等大型結(jié)構(gòu)的焊接，則多采用價(jià)廉物美、操作性能優(yōu)越的電弧熔化焊接。

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