第1章 焊接应力变形及其有限元计算过程 1
1.1 焊接应力变形 1
1.1.1 焊接应力分布特征 1
1.1.2 焊接残余应力的影响 6
1.1.3 大厚板焊接残余应力分布 7
1.1.4 焊接变形 11
1.2 焊接应力变形有限元计算过程 12
参考文献 16
第2章 焊接温度场有限元计算 20
2.1 热源模型 20
2.1.1 高斯表面热源 21
2.1.2 双椭球热源模型 21
2.1.3 均匀体热源模型 22
2.1.4 锥形体热源 23
2.1.5 带状热源 23
2.1.6 组合热源 25
2.2 焊接温度场有限元计算过程 27
2.2.1 堆焊温度场 27
2.2.2 多道焊接二维温度场 33
2.2.3 激光深熔焊接 41
2.2.4 T形接头 49
2.2.5 电子束焊接 57
2.2.6 多道对接焊三维温度场 65
参考文献 72
第3章 焊接应力变形有限元计算过程 76
3.1 表面堆焊 76
3.1.1 建立应力变形计算网格模型 76
3.1.2 定义材料力学性能 76
3.1.3 施加边界条件 76
3.1.4 应力变形计算过程 77
3.1.5 计算结果 77
3.2 T形接头 79
3.2.1 应力和变形测试 79
3.2.2 计算模型 80
3.2.3 计算代码 80
3.2.4 计算结果 82
3.3 厚钛合金板电子束焊接 84
3.3.1 计算模型和边界条件 84
3.3.2 计算结果 84
3.3.3 计算代码 85
3.4 碳钢多道焊接 87
3.4.1 计算过程 87
3.4.2 焊缝生长的模拟 87
3.4.3 计算结果 88
3.4.4 计算代码 89
参考文献 91
第4章 焊接应力变形有限元计算精度的影响因素 93
4.1 引言 93
4.2 网格敏感性 94
4.2.1 计算模型 94
4.2.2 计算结果分析 96
4.3 热源分段 99
4.3.1 变形分析 100
4.3.2 残余应力分析 101
4.4 载荷步数 102
4.4.1 计算模型 102
4.4.2 计算结果分析 103
4.5 拘束条件 107
4.5.1 夹具和工作台的夹持在计算模型中的实现 107
4.5.2 可变夹紧力和弹性夹具在有限元模型中的实现 115
4.6 二维和三维模型 116
参考文献 119
第5章 焊接应力变形高效有限元计算 122
5.1 引言 122
5.2 几种高效计算方法原理与发展 123
5.2.1 维数降低法 123
5.2.2 网格自适应方法 124
5.2.3 焊道集中方法 124
5.2.4 子结构法 126
5.2.5 局部-全局法 127
5.2.6 固有应变与收缩力法 128
5.2.7 分段移动热源法 128
5.2.8 高效焊接应力变形计算技术分类 129
5.3 三维动态子结构法 131
5.3.1 焊接过程特点分析 131
5.3.2 子结构方法 132
5.3.3 焊接应力变形动态子结构法有限元计算 133
5.4 改进的横纵收缩分离算法 136
5.4.1 算法原理和计算过程 136
5.4.2 铝合金焊接 139
5.4.3 低碳钢堆焊 143
5.5 迭代子结构法 148
5.5.1 迭代子结构的基本思想 148
5.5.2 迭代子结构法稳定性分析 150
5.5.3 长T形焊缝焊接变形 151
5.5.4 大型结构焊接角变形 153
5.6 固有应变方法 156
5.6.1 固有应变概念及其实现过程 156
5.6.2 回流器焊接变形预测 159
参考文献 171
第6章 焊接应力变形机理及影响因素有限元计算研究 176
6.1 引言 176
6.2 厚壁管道多道焊接应力变形演化过程 176
6.2.1 厚壁管道焊接试验 176
6.2.2 计算模型 177
6.2.3 计算结果及分析 179
6.2.4 轴向收缩高效计算 182
6.2.5 厚壁管道焊接的应力演化过程 186
6.3 局部去除材料对焊接应力影响 196
6.3.1 试验过程 196
6.3.2 有限元模型和计算过程 198
6.3.3 模型验证 198
6.3.4 结果和讨论 200
6.4 外拘束力对焊接应力变形的影响 205
6.4.1 焊接应力变形三维多体耦合有限元计算 205
6.4.2 外拘束对焊接变形的影响 211
6.4.3 外拘束对焊接应力的影响 214
6.5 外拘束控制T形接头焊接角变形研究 219
6.5.1 刚性夹持和外部拘束控制变形有限元计算 219
6.5.2 试验分析 222
参考文献 225
第7章 大型复杂焊接结构应力变形有限元计算工程应用 227
7.1 前齿轮-法兰装配体激光深熔焊应力变形 227
7.1.1 计算模型 227
7.1.2 材料属性 228
7.1.3 边界条件 229
7.1.4 计算过程 230
7.1.5 计算结果与讨论 231
7.2 大型厚壁简体斜插弯管接头应力变形快速预测 235
7.2.1 有限元模型 236
7.2.2 简化计算及其结果比较 237
7.2.3 利用简化模型进行快速预测 241
7.3 大型核电转子构件焊接应力 243
7.3.1 计算模型 244
7.3.2 计算过程 245
7.3.3 焊接温度场 246
7.3.4 焊接残余应力场 249
7.3.5 焊后热处理的有限元计算 250
7.3.6 焊接微区力学性能对应力场的影响 257
参考文献 260