焊接殘余應力的中子衍射測試技術、計算與調(diào)控

本書基于中子衍射應力測試科學平臺和有限元分析軟件，介紹焊接殘余應力的中子衍射測試技術與有限元模擬方法。全書主要內(nèi)容包括中子衍射殘余應力測試裝置、理論與方法，焊接殘余應力的計算方法、強化模型與取樣尺寸對殘余應力的影響、殘余應力在疲勞和高溫環(huán)境下的演變規(guī)律、低溫馬氏體相變、焊接殘余應力的調(diào)控理論及模擬手段、厚板焊接殘余應力的有限元簡化算法等。

序

前言

第1章 緒論 1

1.1 焊接殘余應力的產(chǎn)生及影響 1

1.2 焊接殘余應力的計算與測試 2

1.3 中子衍射測試技術及其應用 4

1.4 焊接殘余應力的調(diào)控 6

參考文獻 7

第2章 中子衍射測試技術 9

2.1 基本原理 10

2.2 中子衍射實驗裝置 12

2.3 實驗方法 18

2.3.1 選擇合適的衍射體積 18

2.3.2 放置樣品 19

2.3.3 選擇一個合適的反射面 20

2.3.4 無應力晶面間距d0的確定 22

2.4 測試誤差的原因分析 24

2.4.1 部分填充的衍射體積 24

2.4.2 大晶粒效應 24

2.4.3 狹縫的錯誤使用 24

2.5 厚板殘余應力測試 25

2.5.1 厚板殘余應力測試的重要性 25

2.5.2 厚板殘余應力測試的難點 25

2.5.3 厚板殘余應力測試方法 26

2.5.4 80mm厚板焊接殘余應力測試案例 29

參考文獻 32

第3章 焊接殘余應力計算有限元方法 34

3.1 溫度場計算 34

3.1.1 焊接溫度場數(shù)值模擬理論 34

3.1.2 典型熱源模型及其選用 39

3.2 殘余應力場計算 52

3.2.1 殘余應力形成機理 52

3.2.2 焊接應力場熱彈塑性基本理論 54

3.2.3 殘余應力場的數(shù)值模擬——順次耦合分析 56

3.2.4 塑性強化模型 57

3.3 焊接殘余應力的有限元模擬 58

3.3.1 焊接殘余應力的模擬方法 58

3.3.2 計算示例 61

參考文獻 63

第4章 強化模型對殘余應力計算精度的影響 66

4.1 強化模型 66

4.1.1 各向同性強化模型 66

4.1.2 隨動強化模型 69

4.1.3 混合強化模型 71

4.2 有限元模型 72

4.2.1 幾何模型及材料參數(shù) 72

4.2.2 結果分析 73

參考文獻 78

第5章 焊接殘余應力在工作環(huán)境中的演化 79

5.1 焊接殘余應力在高溫環(huán)境中的演化規(guī)律 79

5.1.1 高溫蠕變現(xiàn)象 79

5.1.2 不銹鋼板翅結構釬焊殘余應力高溫下的演化規(guī)律 80

5.2 焊接殘余應力在循環(huán)載荷下的釋放規(guī)律 85

5.2.1 概述 85

5.2.2 實驗細節(jié) 86

5.2.3 有限元數(shù)值模型 88

5.2.4 釋放規(guī)律分析 89

參考文獻 98

第6章 低溫馬氏體相變對殘余應力的影響 99

6.1 基于低溫馬氏體相變效應的殘余應力調(diào)控原理 99

6.1.1 焊接過程的固態(tài)相變 99

6.1.2 焊接過程的固態(tài)相變效應 100

6.1.3 相變溫度確定 101

6.1.4 相變過程分析 103

6.2 LTT焊絲焊接接頭組織及性能表征 104

6.2.1 中子衍射測試 105

6.2.2 焊接過程中冶金力學行為的數(shù)值模擬 107

6.2.3 殘余應力數(shù)值預測結果及分析驗證 109

參考文獻 114

第7章 殘余應力測試取樣尺寸的確定 116

7.1 縱向切割方案的確定 116

7.2 橫向切割方案的確定 118

參考文獻 123

第8章 厚板焊接殘余應力的簡化計算方法 125

8.1 二維內(nèi)生熱源簡化算法 125

8.2 焊道集成法 126

8.3 可變長度熱源簡化算法 129

8.4 厚板焊接殘余應力的簡化公式 130

參考文獻 132

第9章 焊接殘余應力調(diào)控 133

9.1 水射流處理 133

9.1.1 水射流處理的原理與特點 133

9.1.2 水射流處理的分類 135

9.1.3 水射流處理的數(shù)值模擬 138

9.2 超聲沖擊處理 145

9.2.1 超聲沖擊處理的原理與特點 145

9.2.2 超聲沖擊處理的數(shù)值模擬 146

參考文獻 148

第10章 工程案例 150

10.1 案例一：不銹鋼復合板補焊殘余應力分析 150

10.1.1 不銹鋼復合板補焊殘余應力的有限元分析與試驗驗證 150

10.1.2 結構和工藝參數(shù)對不銹鋼復合板補焊殘余應力的影響 154

10.2 案例二：半管夾套焊接部位殘余應力分析 165

10.2.1 半管夾套焊接部位殘余應力有限元分析 165

10.2.2 結構與工藝參數(shù)對半管夾套焊接部位殘余應力的影響 167

10.3 案例三：螺旋焊管殘余應力分析 173

10.3.1 螺旋焊管殘余應力有限元分析與試驗驗證 173

10.3.2 結構與工藝參數(shù)對螺旋焊管殘余應力的影響 178

10.4 大型EO反應器超厚管板拼焊殘余應力與變形調(diào)控 189

10.4.1 超厚管板拼焊工藝 189

10.4.2 超厚管板拼焊殘余應力有限元模型 191

10.4.3 結果與分析 193

10.4.4 結論 200

參考文獻 200

附錄 202

附錄1 雙橢球移動熱源子程序 202

附錄2 焊接殘余應力的熱彈塑性耦合計算 203

附錄3 焊接殘余應力在循環(huán)載荷下的釋放子程序 211

附錄4 低溫馬氏體相變對殘余應力影響的數(shù)值模擬子程序 213 2100433B

書號：9787030612403

作者：蔣文春,涂善東,孫光愛

裝幀：平裝

開本：B5

頁數(shù)：230

字數(shù)：287000

語種：zh-Hans

出版社：科學出版社

出版時間：2019-06-01

內(nèi)容介紹

《焊接變形和殘余應力的數(shù)值計算方法與程序》針對工程技術人員和高校學生，深入淺出地用3根棒所構成的非常簡單的1維力學模型說明焊接變形和殘余應力的生成過程；同時對以固有應變?yōu)榛A的殘余應力、變形預測以及測定的基礎理論進行簡要的闡述。焊接變形和殘余應力一直是困擾工程技術人員的一大難題。《焊接變形和殘余應力的數(shù)值計算方法與程序》配有可以體驗計算焊接變形和殘余應力的程序以及基本例題的CD。根據(jù)《焊接變形和殘余應力的數(shù)值計算方法與程序》的解說，可以在個人計算機上體驗焊接溫度、殘余應力和變形計算?！逗附幼冃魏蜌堄鄳Φ臄?shù)值計算方法與程序》還引用典型的計算實例介紹焊接變形和殘余應力分析的方法和目的。CD中還收錄了熱彈塑性計算所需的各種材料的熱物理、力學性能數(shù)據(jù)和基本理論。《焊接變形和殘余應力的數(shù)值計算方法與程序》是工程技術人員和高校學生學習和掌握焊接變形和殘余應力基礎知識的有力工具。

《焊接變形和殘余應力的數(shù)值計算方法與程序》的主要內(nèi)容如下：

第1章 焊接力學的基礎知識，即緒論，焊接力學的基礎知識，殘余應力和固有應變的生成機理。

第2章 固有應變法測量和預測殘余應力的基礎理論，即固有應變和生成應力的關系，2維及3維殘余應力的測量方法，焊接殘余應力的預測。

第3章 焊接力學模擬的基礎，即焊接的溫度場和應力場模擬的基礎知識。

第4章 有限元法的基礎知識，即問題的種類和基本計算式，變分原理，熱彈塑性問題的分析實例。

第5章 關于《焊接變形和殘余應力的數(shù)值計算方法與程序》程序的問與答，即程序概要，焊接熱傳導程序heat2d．exe的問與答，熱彈塑性的程序tepc2d．exe的問與答，固有應變法程序inhs2d．exe的問與答，子程序awsd．exe的問與答，計算例題數(shù)據(jù)。

第6章 有限元程序的焊接熱傳導、焊接變形及殘余應力的體驗計算，即焊接熱傳導heat2d．exe的體驗計算，熱彈塑性FEM程序tepc2d．exe的體驗計算，固有應變FEM程序inhs2．exe．的體驗計算，固有應變程序inhs2d．exe的殘余應力的預測計算。

第7章 焊接應力及變形的各類問題和對策，即對接接頭的冷裂紋和約束、減少疲勞裂紋的角焊縫焊接殘余應力分析、多層焊接殘余應力和焊接裂紋、極厚板多層對接接頭的殘余應力分析，防止管道接頭的應力腐蝕的水冷式焊接，線狀加熱的變形預測、點焊接過程模擬、大型焊接結構的變形分析等計算實例。

第一章 殘余應力的產(chǎn)生與分類

1.1 殘余應力產(chǎn)生原理

1.2 殘作應力產(chǎn)生原因

1.2.1 機械力產(chǎn)生的殘余應力

1.2.2 熱影響產(chǎn)生的殘余應力

1.2.3 化學作用產(chǎn)生的殘余應力

1.3 殘作應力分類

第二章 焊接殘余應力的產(chǎn)生與分布

2.1 焊接殘應力

2.1.1 構件的焊接性

2.1.2 焊接殘余應力

2.1.3 焊接殘余應力場

2.1.4 焊接殘余應力的分類

2.2 焊接溫度場

2.2.1 焊接熱過程的特點

本書既注重理論基礎，又結合生產(chǎn)實際，是研究焊接殘余應力問題很有價值的參考書。

本書適用于相關專業(yè)工程技術人員、研究人員和大專院校師生。