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第1章 绪论1

1.1 焊接结构的特点1

1.2 构件焊接性2

第2章 焊接热过程5

2.1 基本概念与基本原理6

2.1.1 电弧焊热过程概述6

2.1.2 热传播基本定律6

2.1.3 焊接热源9

2.2 焊接温度场17

2.2.1 瞬时固定热源作用下的温度场17

2.2.2 连续移动集中热源作用下的温度场22

2.2.3 高斯分布热源作用下的温度场27

2.2.4 快速移动大功率热源作用下的温度场30

2.2.5 热饱和与温度均匀化31

2.3 焊接热循环34

2.3.1 焊接热循环及其主要参数34

2.3.2 焊接热循环参数的计算35

2.3.3 多层焊时的热循环39

2.4 熔化区域的局部热作用41

2.4.1 热平衡和热流密度41

2.4.2 电极的加热与熔化43

2.4.3 焊接熔池模型46

第3章 焊接应力与变形49

3.1 内应力的产生49

3.1.1 内应力及其产生原因49

3.1.2 热应变与相变应变50

3.2 焊接应力与变形的形成过程51

3.2.1 简单杆件的应力与变形51

3.2.2 不均匀温度场作用下的应力与变形52

3.2.3 焊接引起的应力与变形56

3.3 焊接残余应力62

3.3.1 焊接残余应力的分布62

3.3.2 焊接残余应力的影响72

3.4 焊接残余变形79

3.4.1 焊接残余变形的分类79

3.4.2 纵向收缩变形及其引起的挠曲变形82

3.4.3 横向收缩变形及其引起的挠曲变形86

3.4.4 角变形94

3.4.5 薄壁焊接构件的翘曲（波浪变形）96

3.4.6 焊接错边和扭曲变形99

3.5 焊接残余应力与变形的测量和调控100

3.5.1 焊接过程中应变、位移及焊接变形的测量101

3.5.2 焊接残余应力的测量103

3.5.3 焊接残余应力与变形的调整与控制109

第4章 焊接接头129

4.1 焊接接头的基本特性129

4.1.1 焊接接头的概念及定义129

4.1.2 焊接接头的分类130

4.1.3 焊接节点与焊接坡口133

4.1.4 焊接接头及焊缝的表示方法135

4.2 焊接接头的非均质特性139

4.2.1 焊接接头的几何不连续性139

4.2.2 焊接接头的冶金不完善性140

4.2.3 焊接接头的力学不均匀性142

4.3 焊接接头工作应力的分布与承载能力145

4.3.1 工作焊缝与联系焊缝145

4.3.2 典型焊接接头的应力集中系数147

4.3.3 各类焊接接头中工作应力的分布152

4.4 静载荷条件下焊缝强度的计算160

4.4.1 焊缝静载强度计算的基本原理及简化计算的基本假设160

4.4.2 对接接头的静载强度计算161

4.4.3 搭接接头的静载强度计算163

4.4.4 T形（十字）接头的静载强度计算170

4.5 焊接接头设计概述183

4.5.1 焊接接头的设计原则183

4.5.2 焊接接头的传统设计方法——许用应力设计法184

4.5.3 焊接接头的现代设计方法——可靠性设计法186

4.5.4 焊接接头的等承载设计思想概述188

第5章 焊接结构的脆性断裂192

5.1 脆性断裂事故及其危害性192

5.2 金属断裂特征及焊接结构脆性断裂影响因素195

5.2.1 断裂的分类195

5.2.2 金属材料断裂的形态特征196

5.2.3 影响金属及其焊接结构脆性断裂的主要因素199

5.3 焊接结构制造特点与脆性断裂的关联性203

5.4 脆性断裂的转变温度评定方法209

5.4.1 冲击韧性试验209

5.4.2 爆炸膨胀试验和落锤试验211

5.4.3 缺口试样静载试验213

5.4.4 韦尔斯宽板拉伸试验214

5.4.5 断裂韧性试验215

5.4.6 尼伯林克试验217

5.4.7 罗伯逊试验和ESSO试验218

5.4.8 双重拉伸试验218

5.5 脆性断裂的断裂力学评定方法220

5.5.1 线弹性断裂力学评定方法220

5.5.2 弹塑性断裂力学评定方法226

5.6 预防焊接结构脆性断裂的措施229

5.6.1 正确选用材料230

5.6.2 采用合理的焊接结构设计和制造工艺231

5.6.3 用断裂力学方法评定结构安全性235

5.6.4 国内外主要的缺陷评定标准及SINTAP/FITNET安全性评定规范简介236

第6章 焊接结构的疲劳强度239

6.1 材料及结构疲劳失效的特征239

6.2 疲劳试验及疲劳图240

6.2.1 疲劳载荷及其表示法240

6.2.2 基础疲劳试验及疲劳曲线242

6.2.3 疲劳强度的常用表示法——疲劳图243

6.2.4 各类参数对疲劳强度的影响244

6.3 疲劳断裂的物理过程和断口特征247

6.4 焊接接头的疲劳强度计算标准251

6.5 影响焊接结构疲劳强度的因素254

6.5.1 应力集中254

6.5.2 残余应力260

6.5.3 焊接接头区域金属性能变化262

6.5.4 焊接缺陷264

6.6 焊接结构疲劳设计及提高疲劳强度的措施266

6.6.1 焊接结构疲劳强度设计原则266

6.6.2 提高疲劳强度的工艺措施267

6.6.3 提高疲劳强度几种工艺方法的定量分析与比较270

6.7 疲劳裂纹扩展的定量描述及寿命计算271

6.7.1 裂纹亚临界扩展描述272

6.7.2 疲劳裂纹扩展寿命计算274

6.7.3 利用断裂力学预测疲劳寿命的局限及全寿命分析方法275

第7章 焊接结构类型及其力学特点278

7.1 焊接结构的基本类型278

7.1.1 焊接结构的分类278

7.1.2 焊接结构的力学合理性分析279

7.2 焊接结构力学特征281

7.2.1 框架结构及其力学特征282

7.2.2 桁架结构及其力学特征286

7.2.3 板壳结构及其力学特征290

7.2.4 实体结构及其力学特征293

7.3 焊接结构实例分析293

7.3.1 桥式起重机主梁294

7.3.2 焊接容器297

7.3.3 机床机身300

7.3.4 焊接旋转体307

7.3.5 薄板结构314

第8章 焊接结构设计319

8.1 焊接结构设计的一般原则319

8.1.1 焊接结构设计的一般思路319

8.1.2 焊接结构设计的合理性分析323

8.1.3 焊接结构设计中应注意的问题330

8.2 焊接结构设计实例332

8.2.1 机床机身332

8.2.2 压力容器335

8.2.3 薄板结构343

参考文献346