焊接應(yīng)力變形有限元計(jì)算及其工程應(yīng)用

前言
第1章 焊接應(yīng)力變形及其有限元計(jì)算過(guò)程1
1.1焊接應(yīng)力變形1
1.1.1焊接應(yīng)力分布特征1
1.1.2焊接殘余應(yīng)力的影響6
1.1.3大厚板焊接殘余應(yīng)力分布7
1.1.4焊接變形11
1.2焊接應(yīng)力變形有限元計(jì)算過(guò)程12
參考文獻(xiàn)16
第2章 焊接溫度場(chǎng)有限元計(jì)算20
2.1熱源模型20
2.1.1高斯表面熱源21
2.1.2雙橢球熱源模型21
2.1.3均勻體熱源模型22
2.1.4錐形體熱源23
2.1.5帶狀熱源23
2.1.6組合熱源25
2.2焊接溫度場(chǎng)有限元計(jì)算過(guò)程27
2.2.1堆焊溫度場(chǎng)27
2.2.2多道焊接二維溫度場(chǎng)33
2.2.3激光深熔焊接41
2.2.4T形接頭49
2.2.5電子束焊接57
2.2.6多道對(duì)接焊三維溫度場(chǎng)65
參考文獻(xiàn)72
第3章 焊接應(yīng)力變形有限元計(jì)算過(guò)程76
3.1表面堆焊76
3.1.1建立應(yīng)力變形計(jì)算網(wǎng)格模型76
3.1.2定義材料力學(xué)性能76
3.1.3施加邊界條件76
3.1.4應(yīng)力變形計(jì)算過(guò)程77
3.1.5計(jì)算結(jié)果77
3.2T形接頭79
3.2.1應(yīng)力和變形測(cè)試79
3.2.2計(jì)算模型80
3.2.3計(jì)算代碼80
3.2.4計(jì)算結(jié)果82
3.3厚鈦合金板電子束焊接84
3.3.1計(jì)算模型和邊界條件84
3.3.2計(jì)算結(jié)果84
3.3.3計(jì)算代碼85
3.4碳鋼多道焊接87
3.4.1計(jì)算過(guò)程87
3.4.2焊縫生長(zhǎng)的模擬87
3.4.3計(jì)算結(jié)果88
3.4.4計(jì)算代碼89
參考文獻(xiàn)91
第4章 焊接應(yīng)力變形有限元計(jì)算精度的影響因素93
4.1引言93
4.2網(wǎng)格敏感性94
4.2.1計(jì)算模型94
4.2.2計(jì)算結(jié)果分析96
4.3熱源分段99
4.3.1變形分析100
4.3.2殘余應(yīng)力分析101
4.4載荷步數(shù)102
4.4.1計(jì)算模型102
4.4.2計(jì)算結(jié)果分析103
4.5拘束條件107
4.5.1夾具和工作臺(tái)的夾持在計(jì)算模型中的實(shí)現(xiàn)107
4.5.2可變夾緊力和彈性?shī)A具在有限元模型中的實(shí)現(xiàn)115
4.6二維和三維模型116
參考文獻(xiàn)119
第5章 焊接應(yīng)力變形高效有限元計(jì)算122
5.1引言122
5.2幾種高效計(jì)算方法原理與發(fā)展123
5.2.1維數(shù)降低法123
5.2.2網(wǎng)格自適應(yīng)方法124
5.2.3焊道集中方法124
5.2.4子結(jié)構(gòu)法126
5.2.5局部—全局法127
5.2.6固有應(yīng)變與收縮力法128
5.2.7分段移動(dòng)熱源法128
5.2.8高效焊接應(yīng)力變形計(jì)算技術(shù)分類129
5.3三維動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)法131
5.3.1焊接過(guò)程特點(diǎn)分析131
5.3.2子結(jié)構(gòu)方法132
5.3.3焊接應(yīng)力變形動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)法有限元計(jì)算133
5.4改進(jìn)的橫縱收縮分離算法136
5.4.1算法原理和計(jì)算過(guò)程136
5.4.2鋁合金焊接139
5.4.3低碳鋼堆焊143
5.5迭代子結(jié)構(gòu)法148
5.5.1迭代子結(jié)構(gòu)的基本思想148
5.5.2迭代子結(jié)構(gòu)法穩(wěn)定性分析150
5.5.3長(zhǎng)T形焊縫焊接變形151
5.5.4大型結(jié)構(gòu)焊接角變形153
5.6固有應(yīng)變方法156
5.6.1固有應(yīng)變概念及其實(shí)現(xiàn)過(guò)程156
5.6.2回流器焊接變形預(yù)測(cè)159
參考文獻(xiàn)171
第6章 焊接應(yīng)力變形機(jī)理及影響因素有限元計(jì)算研究176
6.1引言176
6.2厚壁管道多道焊接應(yīng)力變形演化過(guò)程176
6.2.1厚壁管道焊接試驗(yàn)176
6.2.2計(jì)算模型177
6.2.3計(jì)算結(jié)果及分析179
6.2.4軸向收縮高效計(jì)算182
6.2.5厚壁管道焊接的應(yīng)力演化過(guò)程186
6.3局部去除材料對(duì)焊接應(yīng)力影響196
6.3.1試驗(yàn)過(guò)程196
6.3.2有限元模型和計(jì)算過(guò)程198
6.3.3模型驗(yàn)證198
6.3.4結(jié)果和討論200
6.4外拘束力對(duì)焊接應(yīng)力變形的影響205
6.4.1焊接應(yīng)力變形三維多體耦合有限元計(jì)算205
6.4.2外拘束對(duì)焊接變形的影響211
6.4.3外拘束對(duì)焊接應(yīng)力的影響214
6.5外拘束控制T形接頭焊接角變形研究219
6.5.1剛性?shī)A持和外部拘束控制變形有限元計(jì)算219
6.5.2試驗(yàn)分析222
參考文獻(xiàn)225
第7章 大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形有限元計(jì)算工程應(yīng)用227
7.1前齒輪—法蘭裝配體激光深熔焊應(yīng)力變形227
7.1.1計(jì)算模型227
7.1.2材料屬性228
7.1.3邊界條件229
7.1.4計(jì)算過(guò)程230
7.1.5計(jì)算結(jié)果與討論231
7.2大型厚壁筒體斜插彎管接頭應(yīng)力變形快速預(yù)測(cè)235
7.2.1有限元模型236
7.2.2簡(jiǎn)化計(jì)算及其結(jié)果比較237
7.2.3利用簡(jiǎn)化模型進(jìn)行快速預(yù)測(cè)241
7.3大型核電轉(zhuǎn)子構(gòu)件焊接應(yīng)力243
7.3.1計(jì)算模型244
7.3.2計(jì)算過(guò)程245
7.3.3焊接溫度場(chǎng)246
7.3.4焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)249
7.3.5焊后熱處理的有限元計(jì)算250
7.3.6焊接微區(qū)力學(xué)性能對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響257
參考文獻(xiàn)260
彩圖