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绪论 1

一、焊接传热学的研究对象 1

二、国内外的研究现状及发展趋势 1

三、本课的目的、任务和要求 2

参考文献 3

第一章 金属焊接的传热学基础 4

1-1 焊接热过程的特点 4

1-2 焊接热源的焊接热效率 4

一、焊接热源的种类及其特点 5

二、焊接热效率和焊件上加热区的热能分布 5

1-3 热传递的基本方式 8

一、热传导 8

二、对流 9

三、辐射 10

一、焊接温度场的一般特征 11

1-4 焊接温度场及其影响因素 11

二、影响温度场的因素 12

1-5 焊接传热计算的基本公式 18

一、傅立叶公式 18

二、热传导微分方程式 19

1-6 边界条件 20

一、初始条件 20

二、表面换热条件 20

1-7 瞬时集中热源作用下的温度场 21

一、瞬时集中点状热源 22

二、瞬时集中线状热源 22

三、瞬时集中面状热源 22

1-8 表面散热和累积原理 24

一、表面散热 24

二、累积原理(或叠加原理) 25

参考文献 26

2-1 厚大焊件连续焊接时的温度场 27

一、点状连续固定热源 27

第二章 焊接温度场及其数学模型 27

二、点状连续移动热源 28

2-2 薄板焊接时的温度场 31

一、线状连续固定热源 31

二、线状连续移动热源 31

2-3 细棒焊接时的温度场 33

一、面状连续固定热源 33

一、厚大焊件焊接时的简化计算法 34

2-4 极限饱和状态时温度场的简化计算法 34

二、面状连续移动热源 34

二、薄板焊接时的简化计算法 35

2-5 吸热及均匀化阶段温度场的计算 37

一、吸热阶段焊件上某点温度的计算 37

二、焊件均匀化阶段的温度计算 38

2-6 中厚板焊接时的温度场计算 40

一、利用厚大焊件极限饮和状态传热公式 41

二、利用薄板极限饱和状态的传热公式 41

一、厚大焊件上快速焊接时的传热过程 43

2-7 大功率高速移动热源的温度场计算 43

二、薄板快速焊接时的传热过程 44

2-8 其他焊接方法的温度场 45

一、脉冲弧焊时的温度场 45

二、电盗焊时的温度场 47

三、电阻焊时的温度场 51

参考文献 55

第三章 焊接热循环参数及其应用 56

3-1 焊接热循环的特征 56

一、焊接热循环的主要参数 56

二、研究焊接热循环的意义 58

3-2 焊接热循环参数的数学解析 58

一、最高温度Tm的计算 58

二、相变温度以上停留时间tH的计算 60

三、瞬时冷却速度ω？的计算 62

3-3 冷却时间的计算及其影响因素 63

一、冷却时间的计算 68

二、影响冷却时间的因素 70

三、冷却时间的图解法 71

3-4 冷却时间与焊接热影响区组织、硬度的关系 74

一、冷却时间与组织的关系 74

二、冷却时间与硬度的关系 76

三、SHCCT图的应用 78

3-5 多层焊焊接热循环 79

一、长段多层焊接热循环 80

二、短段多层焊接热循环 81

参考文献 83

第四章 焊接温度场的数值积分解法 84

4-1 焊接温度场的数值解法 84

4-2 数值积分的一般概念 85

4-3 焊接温度场的数值积分解法 88

参考文献 93

5-1 用有限差分法的稳定热传导问题 94

一、有限差商 94

第五章 焊接温度场的有限差分解法 94

二、用有限差分法解稳定热传导问题的基本步骤 95

5-2 用有限差分法解不稳定热传导问题 99

一、常见的差分格式 99

二、差分格式的稳定性 102

三、边界条件的处理方法 104

四、用有限差分法解二维不稳定热传导问题 108

一、一维介稳态焊接温度场的差分计算 110

5-3 用有限差分法计算焊接热传导问题 110

二、二维不稳定焊接温度场的差分计算 113

三、用有限差分法计算焊接温度场的实例 116

参考文献 117

第六章 焊接温度场的有限元解法 118

6-1 基于变分法的热传导问题的有限元分析 118

一、变分原理 118

二、二维稳定热传导问题的有限元解法 121

三、二维不稳定热传导问题的有限元解法 126

四、轴对称不稳定热传导问题的有限元解法 129

6-2 基于权余值法的热传导问题的有限元分析 130

一、权余值法 130

二、非线性热传导方程的有限元解法 131

6-3 焊接温度场的数学模型 134

一、一般假设 135

二、薄板电弧焊 136

三、厚板电弧焊 137

6-4 计算机程序的编制和实例分析 138

一、计算机程序框图 138

二、解题步骤 139

三、计算实例 140

参考文献 142

第七章 热象法测定焊接温度场 143

7-1 热象法概述 143

一、红外辐射 143

三、红外成象 144

二、红外探测器 144

7-2 热象法测温原理及温度定标 146

一、热象法测温原理 146

二、温度定标 148

7-3 热象法测定焊接温度场装置 152

一、测定焊接温度场装置组成 152

二、光学系统的设计 152

三、红外探测器成象器件的选择 153

四、A/D接口设计 154

7-4 热象法测定温度场 156

一、计算机图象处理软件设计 156

二、温度场伪着色处理 159

三、热象法测定温度场实例 161

参考文献 168

附表Ⅰ 指数函数eu 169

附表Ⅱ 或然率积分函数φ(u) 170

附表Ⅲ 积分指数函数E1(-u) 172

附表Ⅳ 第二类虚自变数零次贝氏函数K0(u) 173