焊接應(yīng)力變形有限元計算及其工程應(yīng)用

前言
第1章 焊接應(yīng)力變形及其有限元計算過程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)力變形有限元計算過程12
參考文獻16
第2章 焊接溫度場有限元計算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焊接溫度場有限元計算過程27
2.2.1堆焊溫度場27
2.2.2多道焊接二維溫度場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多道對接焊三維溫度場65
參考文獻72
第3章 焊接應(yīng)力變形有限元計算過程76
3.1表面堆焊76
3.1.1建立應(yīng)力變形計算網(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)力變形計算過程77
3.1.5計算結(jié)果77
3.2T形接頭79
3.2.1應(yīng)力和變形測試79
3.2.2計算模型80
3.2.3計算代碼80
3.2.4計算結(jié)果82
3.3厚鈦合金板電子束焊接84
3.3.1計算模型和邊界條件84
3.3.2計算結(jié)果84
3.3.3計算代碼85
3.4碳鋼多道焊接87
3.4.1計算過程87
3.4.2焊縫生長的模擬87
3.4.3計算結(jié)果88
3.4.4計算代碼89
參考文獻91
第4章 焊接應(yīng)力變形有限元計算精度的影響因素93
4.1引言93
4.2網(wǎng)格敏感性94
4.2.1計算模型94
4.2.2計算結(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計算模型102
4.4.2計算結(jié)果分析103
4.5拘束條件107
4.5.1夾具和工作臺的夾持在計算模型中的實現(xiàn)107
4.5.2可變夾緊力和彈性夾具在有限元模型中的實現(xiàn)115
4.6二維和三維模型116
參考文獻119
第5章 焊接應(yīng)力變形高效有限元計算122
5.1引言122
5.2幾種高效計算方法原理與發(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分段移動熱源法128
5.2.8高效焊接應(yīng)力變形計算技術(shù)分類129
5.3三維動態(tài)子結(jié)構(gòu)法131
5.3.1焊接過程特點分析131
5.3.2子結(jié)構(gòu)方法132
5.3.3焊接應(yīng)力變形動態(tài)子結(jié)構(gòu)法有限元計算133
5.4改進的橫縱收縮分離算法136
5.4.1算法原理和計算過程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)變概念及其實現(xiàn)過程156
5.6.2回流器焊接變形預(yù)測159
參考文獻171
第6章 焊接應(yīng)力變形機理及影響因素有限元計算研究176
6.1引言176
6.2厚壁管道多道焊接應(yīng)力變形演化過程176
6.2.1厚壁管道焊接試驗176
6.2.2計算模型177
6.2.3計算結(jié)果及分析179
6.2.4軸向收縮高效計算182
6.2.5厚壁管道焊接的應(yīng)力演化過程186
6.3局部去除材料對焊接應(yīng)力影響196
6.3.1試驗過程196
6.3.2有限元模型和計算過程198
6.3.3模型驗證198
6.3.4結(jié)果和討論200
6.4外拘束力對焊接應(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算205
6.4.2外拘束對焊接變形的影響211
6.4.3外拘束對焊接應(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剛性夾持和外部拘束控制變形有限元計算219
6.5.2試驗分析222
參考文獻225
第7章 大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力變形有限元計算工程應(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計算模型227
7.1.2材料屬性228
7.1.3邊界條件229
7.1.4計算過程230
7.1.5計算結(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235
7.2.1有限元模型236
7.2.2簡化計算及其結(jié)果比較237
7.2.3利用簡化模型進行快速預(yù)測241
7.3大型核電轉(zhuǎn)子構(gòu)件焊接應(yīng)力243
7.3.1計算模型244
7.3.2計算過程245
7.3.3焊接溫度場246
7.3.4焊接殘余應(yīng)力場249
7.3.5焊后熱處理的有限元計算250
7.3.6焊接微區(qū)力學(xué)性能對應(yīng)力場的影響257
參考文獻260
彩圖