目录 1
第一篇 焊接结构设计基础 5
第一章 焊接结构材料 5
第一节 金属材料 5
一、金属材料的分类 5
二、金属材料的选择原则 6
三、强度钢 8
四、耐热钢 10
五、低温钢 12
六、不锈钢 14
七、复层钢 15
八、耐候钢 16
九、钛和钛合金 17
十、铝和铝合金 18
十一、镍和镍合金 19
十二、铜和铜合金 20
第二节 焊接材料 21
一、焊接材料的分类 21
二、焊条 21
三、焊丝 23
四、焊剂 23
五、管状焊丝 23
参考文献 24
第二章 容许应力符号说明 25
第一节 母材的容许应力 25
一、建筑结构用钢 25
二、起重机结构件用钢 26
三、铁路桥梁结构用钢 27
四、船体结构用钢 28
五、压力容器用钢 28
第二节 焊缝的容许应力 28
一、确定焊缝容许应力的原则 28
二、焊缝容许应力 28
第三节 母材及焊接接头的疲劳容许应力 30
一、建筑钢结构 30
二、超重机金属结构 32
三、铁路钢桥结构 35
第四节 结构设计方法概述 43
第五节 容许应力法和概率设计法简介 43
一、容许应力法 43
二、全概率设计法及近似概率设计法 44
参考文献 46
第三章 焊接应力与变形符号说明 47
第一节 焊接应力与变形的产生原因 47
一、焊接温度场 47
二、内应力、焊接应力 48
三、焊接应力与变形的形成过程 49
四、影响焊接应力与变形的主要因素 50
第二节 焊接残余变形及其估算 50
一、焊接变形的分类 50
二、焊接变形对结构的影响 50
三、焊接变形的估算 51
第三节 焊接残余变形的预防和矫正 55
一、设计措施 55
二、工艺措施 56
一、焊接残余应力的分布 58
第四节 焊接残余应力及其影响 58
三、焊接变形的矫正 58
二、残余应力对结构性能的影向 62
第五节 焊接残余应力的调节和消除 63
一、设计措施 63
二、工艺措施 64
三、消除残余应力的必要性 65
四、焊后消除内应力的方法 65
第六节 焊接残余应力的测定 66
一、机械方法 66
二、物理方法 68
参考文献 69
二、影响焊接接头性能的因素 70
一、焊接接头的作用与组成 70
第一节 焊接接头的基本概念 70
符号说明 70
第四章 焊接接头的设计与计算 70
第二节 焊接接头的型式 71
一、熔化焊接头 72
二、熔化焊的特种接头 74
三、电阻焊接头 77
四、特种焊接头 78
第三节 焊接接头的设计与计算 80
一、焊接接头的设计要点 80
二、焊接接头强度计算 83
三、铆焊联合接头 94
第四节 铆钉和螺栓连接的计算 95
一、铆钉和普通螺栓连接 95
二、高强螺栓连接 98
第五节 焊接接头中的应力分布 99
一、对接接头中的应力分布 100
二、正面角焊缝接头中的应力分布 101
三、侧面角焊缝接头中的应力分布 103
四、正、侧面联合角焊缝接头中的应力分布 104
五、十字接头焊缝中的应力分布 106
六、断续角焊缝中的应力分布 107
七、点焊接头中的应力分布 108
参考文献 109
第五章 焊接结构的破坏 110
第一节 概述 110
一、焊接结构的破坏情况 110
二、焊接裂纹 111
三、断裂力学的应用 113
一、低温脆性断裂 118
第二节 脆性断裂 118
二、高温脆性断裂 123
三、中子辐照脆性 128
四、氢脆 129
第三节 腐蚀破坏 132
一、腐蚀原理 132
二、腐蚀形态及防止 132
三、腐蚀的设计控制 135
第四节 疲劳破坏 136
一、疲劳破坏 136
二、疲劳方式和特征 137
三、疲劳断裂的设计控制 143
第五节 焊接结构的安全可靠性 151
一、失效分析 151
二、焊接结构分类 152
三、用可靠性概率设计理论设计焊接结构 153
四、建立完整的焊接结构强度概念 154
参考文献 155
第六章 焊接结构的生产过程 156
第一节 焊接结构生产过程简介 156
一、工艺流程方框图 156
二、主要工艺过程 156
第二节 焊接结构的工艺性 160
一、金属材料的焊接性 160
二、金属材料的选择和利用 160
五、合理布置焊缝 161
六、合理的装配焊接顺序 161
四、合理的结构形式 161
三、合理划分结构的零部件 161
七、采用工夹具与胎架的可能性 162
八、选用先进的焊接方法与工艺 162
九、组织批量生产 162
第三节 各种焊接方法的特点和应用 162
一、焊接方法的本质和分类 162
二、熔化焊接方法 162
三、固相焊接方法 171
四、钎焊 173
第四节 某些结构的特殊工艺要求 175
一、耐蚀复合板结构的工艺要求 175
二、低合金耐蚀钢结构的工艺要求 175
三、高尺寸精度要求的构件的工艺要求 176
参考文献 177
第二节 焊接结构质量评价 178
二、焊接结构检验过程 178
一、焊接接头的质量要求 178
第一节 焊接结构质量检验的目的与过程 178
一、焊接结构检验的目的 178
第七章 焊接结构检验 178
二、焊接接头质量的评价方法 180
第三节 焊接缺陷及检测方法 181
一、焊接缺陷种类和试验检测方法 181
二、焊接缺陷对接头性能的影响 181
第四节 焊缝中常见缺陷 181
第五节 无损探伤方法 182
一、概述 182
二、主要探伤方法 182
三、无损探伤的可靠性 188
第六节 焊接结构尺寸的控制与检验 189
参考文献 192
第二篇 基本构件的设计与计算符号说明 195
第八章 焊接梁 197
第一节 梁的功能与作用力 197
第二节 梁的形式 197
第三节 焊接梁的截面设计 199
一、梁高的确定 199
二、腹板尺寸的确定 200
三、翼缘板尺寸的确定 201
四、焊接梁截面的验算 202
第四节 梁的稳定性 204
一、整体稳定性 204
二、局部稳定性 206
第五节 变截面焊接梁 211
第六节 翼缘焊缝的设计 212
第七节 梁腹板开孔的设计 213
第八节 梁的扭转 214
一、自由扭转 215
二、约束扭转 219
第九节 焊接梁的拼接 221
一、工厂拼接 221
二、安装拼接 222
第十节 梁与梁的连接及梁与支撑的连接 222
第十一节 梁的支承 224
一、梁的简单支承 225
二、梁的刚性支承 227
第十二节 梁的塑性设计设计例题 228
第三节 中心受压实腹柱的计算和构造 233
一、中心受压实腹柱的整体稳定 233
第一节 柱的作用和构造 233
第二节 柱的截面型式 233
第九章 焊接柱 233
二、中心受压实腹柱的局部稳定 238
三、中心受压实腹柱的设计步骤 240
第四节 中心受压格构柱的计算和构造 241
一、强度计算 242
二、整体稳定计算 242
三、单肢稳定 242
四、刚度要求 242
五、缀条、缀板和横隔 242
六、设计步骤 243
第五节 偏心受压实腹柱的计算和构造 245
二、弯矩作用平面内的稳定 246
一、强度计算 246
三、弯矩作用平面外的整体稳定 247
四、偏心受压实腹柱的局部稳定 253
第六节 偏心受压格构柱的计算和构造 254
一、弯矩作用平面内的稳定计算 254
二、单肢稳定和缀材计算 256
三、弯矩作用平面外的稳定计算 256
四、刚度要求 256
第七节 柱与梁的连接 256
第八节 柱脚 258
一、中心受压柱的柱脚 258
二、偏心受压柱的柱脚 259
二、桁架的形式 262
一、桁架的作用 262
第一节 桁架的作用和形式 262
第十章 焊接桁架 262
第二节 桁架杆件的计算 263
一、荷载分析 263
二、截面型式选择 265
三、计算长度及容许长细比 267
第三节 焊接桁架的节点计算 269
一、节点设计原则 269
二、节点计算 270
第四节 焊接桁架的支座 274
一、平板支座 274
二、弧形支座 275
三、辊轴支座 275
设计例题 275
第一节 概述 279
第十一章 焊接框架 279
第二节 框架的计算简图及有关规定 280
一、计算简图 280
二、主要尺寸的确定 281
三、计算假定 282
第三节 框架的计算荷载及内力组合 282
一、计算荷载 282
二、内力组合 283
第四节 框架的内力分析 284
一、分析原则 284
二、分析方法 284
第五节 框架的稳定性 287
第六节 框架节点 293
符号说明 296
第十二章 焊接容器 296
第一节 容器的种类及基本元件 298
一、容器的种类及其工作条件 298
二、容器的基本组成 298
第二节 薄壁容器的设计与计算 298
一、内压圆筒和球壳的计算 298
二、外压圆筒和球壳的计算 307
三、封头、变径段及平盖设计 318
第三节 厚壁容器的设计与计算 330
一、单层厚壁圆筒的强度计算 330
二、双层厚壁圆筒的强度计算 333
三、剖分式圆筒的强度计算 335
四、厚壁容器顶盖和底盖的计算 335
参考文献（第二篇 ） 336
一、结构特点 341
第一节 机械结构的特点 341
第三篇 焊接结构 341
第十三章 机械焊接结构 341
符号说明 341
二、刚度评定 342
三、适用范围 343
第二节 刚度设计 343
一、常用计算公式 343
二、单位惯性矩设计法 346
三、按铸件设计焊接结构的方法 350
四、按刚度条件设计焊接底座的方法 352
第三节 断面形状和壁厚设计 355
一、断面形状的经济性 355
二、断面形状设计举例 355
四、壁板孔对刚度的影响 359
三、断面宽高比b/h的选择 359
五、壁厚设计 361
六、断面形状畸变问题 363
第四节 加强肋设计 364
一、常用加强肋 364
二、对角肋 367
三、立柱加强肋 369
四、床身加强肋 369
第五节 联接结构的设计 372
一、提高接触刚度的措施 372
二、联接凸缘的设计 373
三、联接螺钉的设计 375
一、提高固有频率的措施 378
第六节 提高动刚度和热刚度的措施 378
二、控制薄壁颤振的措施 380
三、提高减振能力的措施 383
四、钢板－混凝土结构减振 387
五、提高热刚度的措施 387
第七节 机械结构焊接设计 392
一、钢板预加工的技术要求 392
二、机械结构的焊缝设计 396
三、机械焊接结构工艺设计 400
第八节 机器大件焊接结构设计 407
一、机器大件焊接结构类型 408
二、机器大件焊接结构举例 409
三、机器大件结构设计要点 419
一、箱体 423
第九节 一般零件的焊接结构设计 423
二、壳体和筒体 425
三、齿轮 427
四、皮带轮和飞轮 428
五、轴承座及支架 432
六、其它零件 436
参考文献 437
第十四章 起重机械 438
第一节 概述 438
一、起重机分类 438
二、起重机的基本参数和设计步骤 438
三、起重机的工作类型 438
四、荷载及其组合 440
一、通用桥式起重机的焊接结构 443
第二节 典型起重机的焊接结构 443
六、结构刚度的规定 443
五、材料 443
二、造船厂大型龙门起重机的焊接门架结构 447
三、岸边集装箱装卸桥 448
四、汽车起重机伸缩臂架的焊接结构 449
五、门座起重机 451
六、塔式起重机 456
参考文献 460
第十五章 容器结构 461
符号说明 461
第一节 概述 461
一、容器的应用 461
二、容器设计的基本要求 461
三、容器材料 461
二、结构设计 462
第二节 塔器 462
一、概述 462
三、设计计算 471
四、材料选择 477
第三节 球罐 479
一、概述 479
二、结构设计 482
三、设计计算 490
四、材料选择 495
第四节 反应釜 497
一、概述 497
二、结构设计 497
三、设计计算 504
二、结构设计 505
一、概述 505
四、材料选择 505
第五节 换热器 505
三、设计计算 510
四、材料选择 512
第六节 核反应堆容器 513
一、概述 513
二、结构设计 513
三、设计计算 521
四、材料选择 526
参考文献 529
一、分类及用途 531
二、受力状态 531
三、作用在车辆上的力的计算 531
第一节 铁路车辆概述 531
第十六章 铁路车辆 531
四、材料 533
五、金属零件的容许应力 533
第二节 车体钢结构 534
一、车体的一般结构形式 534
二、车体承载特点 534
三、车体计算 536
四、铁路车辆中车体及底架结构形式举例 536
第三节 货车与客车 542
一、货车和客车车体中构件的断面形式和结点构造 542
二、中梁的合理断面形式 543
三、提高底架中、枕梁结点心盘区的可靠性 545
第四节 罐车和凹底平车 546
一、罐车 546
二、凹底平车 550
参考文献 552
第十七章 建筑结构 554
第一节 高层建筑结构 554
一、高层建筑结构体系 554
二、高层建筑结构设计计算原则 558
三、抗震设计要点 560
四、构件截面型式和节点构造介绍 561
第二节 网架结构 566
一、平板网架的结构体系 566
二、平板网架设计 570
三、平板网架计算原则 572
四、网架结构的节点构造 572
五、网架结构的制造与安装 575
二、塔桅结构选型和构造 578
第三节 塔桅结构 578
一、塔桅结构的分类和应用 578
三、塔桅结构的计算原则 584
第四节 水工金属结构 586
一、水工金属结构范围和应用 586
二、闸门的类型 586
三、闸门的计算方法 586
四、平面闸门 593
五、弧形闸门 598
六、人字闸门 600
七、输水管道 601
参考文献 602
一、船舶的主要性能和要求 603
第一节 概述 603
符号说明 603
第十八章 船体焊接结构 603
二、船舶的分类 605
三、船体及其基本结构 608
第二节 船体钢材与焊接材料 613
一、船体钢材的要求 613
二、船体钢材的分类 614
三、船体结构选用的钢材级别 614
四、焊接材料 615
第三节 船体焊接结构设计 617
一、船体焊接结构设计的要求与方法 617
二、船体焊接结构设计程序 618
三、几类典型板架结构的设计 618
一、甲板开口的设计 641
第四节 重要结构的设计 641
二、甲板边板与舵侧顶板的连接 643
三、船端结构设计 644
第五节 制造工艺 649
一、现代船舶建造概貌 649
二、船体分段划分 651
三、胎架设计 654
四、船体结构的焊接 654
参考文献 659
附录 663
附录一 中华人民共和国国家标准——焊缝代号 663
附录二 中华人民共和国国家标准——手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸 676
附录三 中华人民共和国国家标准——埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸 682
附录四 有关标准代号及名称 688
附录五 中华人民共和国法定计量*单位及其换算法（摘录） 691
附录六 金属材料的化学成分和机械性能 695
附表6-1碳素钢的化学成分和机械性能 695
附表6-2低合金强度钢的化学成分和机械性能 696
附表6-3耐热钢的化学成分和机械性能 700
附表6-4低温钢的化学成分与机械性能 704
附表6-5不锈钢的化学成分和机械性能 706
附表6-6耐候钢的化学成分与机械性能 710
附表6-7钛及钛合金的化学成分和机械性能 712
附表6-8铝及铝合金的化学成分和机械性能 714
附表6-9镍及镍合金的化学成分和机械性能 716
附表6-10铜及铜合金的化学成分和机械性能 718
附录七 焊接材料的化学成分与机械性能 720
附表7-1结构钢焊条简表 720
附表7-2钼和铬钼耐热钢焊条简表 726
附表7-3不锈钢焊条简表 730
附表7-4低温钢焊条简表 736
附表7-5堆焊焊条简表 736
附表7-6铜及铜合金焊条简表 740
附表7-7镍及镍合金焊条简表 740
附表7-8铝及铝合金焊条简表 741
附表7-9特殊用途焊条简表 741
附表7-10钢焊丝简表 742
附表7-11硬质合金堆焊焊丝简表 744
附表7-12铜及铜合金焊丝简表 745
附表7-13铝及铝合金焊丝简表 745
附表7-14焊剂简表 746
附表7-15管状焊丝简表 748