绪论 1
0.1 焊接结构的应用 1
0.2 焊接结构的特点 3
0.3 焊接结构的研究内容 4
第1章 焊接力学分析 6
1.1 焊接热源与热功率 6
1.1.1 焊接热源 6
1.1.2 焊接热源的热功率 7
1.2 焊接传热分析 12
1.2.1 热传导基本概念 12
1.2.2 焊接温度场的解析分析 16
1.2.3 焊接热循环 21
1.3 热变形与应力 25
1.3.1 热变形与热应力 25
1.3.2 残余应力 29
1.4 焊接应力 32
1.4.1 焊接热应力 32
1.4.2 焊接残余应力 35
1.4.3 焊接残余应力对结构工作性能的影响 43
1.4.4 焊接应力的调节和消除 46
1.5 焊接变形 49
1.5.1 纵向收缩与弯曲变形 50
1.5.2 横向收缩变形 53
1.5.3 角变形与扭曲变形 56
1.5.4 屈曲变形 60
1.5.5 焊接变形的控制与矫正 61
1.6 焊接热力过程数值模拟分析 68
1.6.1 焊接热力过程分析 68
1.6.2 焊接热力过程数值模拟方法 71
思考题 73
第2章 焊接接头与结构强度 74
2.1 焊接接头 74
2.1.1 焊接接头及特点 74
2.1.2 焊接接头及焊缝的基本形式 76
2.2 焊接接头的工作应力分布 84
2.2.1 电弧焊接头的工作应力分布 84
2.2.2 点焊接头的工作应力分布 89
2.3 焊接接头的强度非匹配 90
2.3.1 焊接接头强度非匹配的基本概念 90
2.3.2 对接接头强度非匹配力学行为 92
2.4 焊接接头强度计算 95
2.4.1 对接接头的强度计算 95
2.4.2 角焊缝的强度计算 97
2.4.3 点焊接头的强度计算 106
2.4.4 焊缝的许用应力 109
2.5 焊接管节点及强度 110
2.5.1 直接焊接管节点的构造形式 110
2.5.2 相贯焊缝的计算 113
2.5.3 直接焊接管节点的承载力 114
2.6 压力容器焊接接头与结构强度 117
2.6.1 压力容器焊接接头 117
2.6.2 压力容器焊接结构的强度 119
思考题 122
第3章 焊接结构的不完整性 124
3.1 概述 124
3.1.1 焊接结构不完整性的表征 124
3.1.2 典型焊接缺陷及特征 125
3.1.3 焊接缺陷对结构强度的影响 131
3.2 焊接裂纹分析 133
3.2.1 热裂纹 133
3.2.2 焊接冷裂纹 138
3.2.3 再热裂纹 143
3.2.4 层状撕裂 144
3.2.5 应力腐蚀开裂 144
3.3 焊接缺陷的检验与评定 148
3.3.1 焊接缺陷的检验方法 149
3.3.2 焊接缺陷评定 158
思考题 161
第4章 焊接结构断裂分析及控制 162
4.1 金属材料脆性断裂与延性断裂 162
4.1.1 脆性断裂 162
4.1.2 延性断裂 164
4.1.3 韧性一脆性转变 164
4.2 断裂力学基础 165
4.2.1 含裂纹构件的断裂行为 165
4.2.2 线弹性断裂力学 167
4.2.3 弹塑性断裂力学 174
4.2.4 剩余强度 176
4.2.5 动态裂纹扩展与止裂 178
4.3 焊接接头的断裂力学分析 182
4.3.1 含裂纹焊接接头的断裂模式 182
4.3.2 失配性对焊缝裂纹驱动力的影响 183
4.4 焊接结构的断裂控制 184
4.4.1 影响焊接结构脆性断裂的主要因素 184
4.4.2 焊接结构的断裂控制 186
4.4.3 焊接结构抗断裂性能的试验评定方法 189
4.4.4 焊接结构的合于使用评定 203
思考题 208
第5章 焊接结构疲劳强度 209
5.1 材料的疲劳强度 209
5.1.1 疲劳断裂机理 209
5.1.2 材料的疲劳性能 213
5.2 焊接接头的疲劳及影响因素 225
5.2.1 焊接接头的疲劳 225
5.2.2 影响焊接接头疲劳断裂的主要因素 227
5.3 焊接接头的疲劳分析方法 234
5.3.1 焊接接头疲劳强度分析方法 234
5.3.2 疲劳裂纹扩展参数 246
5.3.3 疲劳裂纹扩展的概率分析 248
5.3.4 腐蚀疲劳 249
5.4 焊接结构的抗疲劳设计与工艺措施 251
5.4.1 焊接结构的抗疲劳设计 251
5.4.2 焊接结构的抗疲劳工艺措施 253
思考题 258
第6章 焊接结构设计方法 259
6.1 焊接结构的基本要求 259
6.2 载荷 260
6.2.1 载荷分类 260
6.2.2 载荷组合 261
6.3 焊接结构的失效形式 261
6.3.1 断裂失效 261
6.3.2 表面损伤 262
6.3.3 过量变形 263
6.3.4 材质变化失效 263
6.4 焊接结构承载能力的设计计算方法 264
6.4.1 常规设计方法 264
6.4.2 概率极限状态设计法 265
6.4.3 分析设计 268
6.5 焊接结构的构造设计 274
6.5.1 截面设计 274
6.5.2 可达性设计 274
6.5.3 焊接应力和变形控制设计 276
6.5.4 抗震性设计 278
思考题 280
参考文献 281