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内容简介

　　《焊接结构学（第2版）》主要内容包括：绪论、焊接热过程、焊接应力与变形、焊接接头、焊接结构的脆性断裂、焊接接头和结构的疲劳强度、焊接结构类型及其力学特点、焊接结构设计等。本书力求理论联系实际，突出基本问题，注重对思路和能力的培养，并适当反映国内外的新研究成果和发展趋势。

目录

第2版前言 第1版前言 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 4.4.4T形（十字）接头的静载强度 计算170 焊接结构学第2版目录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29

前言/序言

　　焊接作为制造业的基础技术，在航空航天、海洋工程与舰船、水利电力、轨道交通、桥梁建筑等各个领域都扮演着不可或缺的重要角色。我国近7亿t的钢铁年产量，有近50%的钢材需要通过焊接来制造成各种工程结构。随着我国制造业的飞速发展，新材料、新装备和新的焊接方法不断涌现，使焊接结构的设计与制造有了更多的途径和方法，同时也出现了新的问题与挑战。 　　以焊接技术作为主要制造手段而生产的焊接结构，不论其隶属于哪个工业领域和具有何种功能，在其设计、制造和服役过程中，都有一些共同的规律需要与焊接结构相关的从业人员学习、了解、遵循和运用。本书作为高等学校焊接技术与工程专业的本科生教材，其目的是向学生介绍与焊接结构相关的基本概念、基本原理和基础知识，使学生能够了解和掌握并运用相关的理论和知识去分析和解决一些工程实际问题。 　　本书第1版自2008年出版以来，被多所高校选为焊接技术与工程专业和材料成形及控制工程专业焊接方向的教材，八年来，许多教师和学生对该教材提出了很多有益的意见和建议，同时也指出了教材中的一些错误和疏漏。在此，向这些提出意见和建议、批评和鼓励的所有人表示衷心的感谢和深深的敬意。 　　本书秉承了第1版的体例结构，各章节仍由原编写人员做修订。在编写过程中，各位编者参阅了大量的国内外相关著作和文献资料，在此向援引的文献作者一并表示衷心的感谢。我们希望做到在尽可能全面准确介绍本领域相关的基本概念、基础知识和基本原理的基础上，多介绍一些适宜于本科阶段学习的新的思想、观念、方法和知识，从而对读者的学习和工作有所帮助。 　　由于编者水平有限，尽管我们努力工作，但书中的疏漏与错误之处亦在所难免，我们真诚地希望使用本书的广大师生和读者随时批评指正。 　　编者2016年12月焊接结构是焊接技术应用于工程实际产品的主要表现形式，也是在许多工业部门中应用最为广泛的金属结构。焊接结构学作为焊接专业及相关专业研究焊接方向学生的专业基础课，对学生专业知识、专业技能的培养具有重要的作用。随着科学技术的不断发展和培养高层次焊接人才的迫切需求，中国机械工业教育协会材料加工工程学科教学委员会和机械工业出版社共同规划了本书。 　　本书的编写力求理论联系实际，突出基本问题，注重对思维能力的培养，并适当反映国内外的最新研究成果和发展趋势。针对以往焊接专业学生培养过程中缺乏焊接热过程相关知识的状况，本书对这方面的知识也做了比较详细的介绍。 　　本书由哈尔滨工业大学方洪渊教授担任主编，具体编写分工为：第1、2、3章由哈尔滨工业大学方洪渊教授编写，第4章由内蒙古工业大学董俊慧教授编写，第5、6章由哈尔滨工业大学刘雪松副教授编写，第7、8章由太原理工大学王文先教授编写。本书在编写过程中参阅了大量的国内外文献资料，在此向援引的参考文献作者一并表示衷心的感谢。 　　本书是我国著名焊接专家、焊接教育家、哈尔滨工业大学乃至中国焊接学科的重要奠基人之一——田锡唐教授辞世前主审的最后一本教材。田锡唐教授以其严谨的治学态度和渊博的专业知识，为本书的编写提出了许多宝贵的意见和建议。值此田锡唐教授逝世一周年之际，谨以本书的出版作为对田锡唐教授的衷心的悼念和永久的追忆。 　　本书可作为焊接技术与工程专业以及材料成形及控制工程专业研修焊接专业方向的本科生教材，也可供从事焊接工作的工程技术人员参考。 　　由于编者水平有限，书中的疏漏与错误之处在所难免，敬请读者批评指正。 　　编者2008年4月于哈尔滨

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