本書基于作者對焊接結(jié)構(gòu)抵抗失效的工程屬性研究，提出將焊接結(jié)構(gòu)完整性及合于使用性要素集成到焊接結(jié)構(gòu)韌力體系，初步嘗試構(gòu)建了焊接結(jié)構(gòu)韌力工程分析的基本框架。全書共7部分：緒論簡要介紹了焊接結(jié)構(gòu)韌力的概念及影響因素、焊接結(jié)構(gòu)的損傷演化過程與韌力設(shè)計(jì)、韌力分析；第1章介紹焊接熱力過程對材料的損傷，分析了焊接損傷對焊接結(jié)構(gòu)初始韌力的影響；第2章論述焊接結(jié)構(gòu)的失效問題，分析焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效及控制參數(shù)、疲勞失效及影響因素、環(huán)境失效；第3章討論焊接結(jié)構(gòu)的斷裂韌力分析方法及斷裂控制；第4章討論焊接結(jié)構(gòu)的疲勞韌力分析方法及強(qiáng)化措施；第5章討論焊接結(jié)構(gòu)的環(huán)境韌力分析方法；第6章討論焊接結(jié)構(gòu)韌力的概率分析方法。
本書基于作者對焊接結(jié)構(gòu)抵抗失效的工程屬性研究，提出將焊接結(jié)構(gòu)完整性及合于使用性要素集成到焊接結(jié)構(gòu)韌力體系，初步嘗試構(gòu)建了焊接結(jié)構(gòu)韌力工程分析的基本框架。韌力則是保證結(jié)構(gòu)的完整性及合于使用性的內(nèi)在屬性。焊接結(jié)構(gòu)的韌力是包括接頭的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性、抗斷裂性、耐久性等多種性能在內(nèi)的綜合性能表征。
作者30多年來在焊接結(jié)構(gòu)完整性與斷裂控制方面開展了較為系統(tǒng)的研究工作，先后編寫過不同版本焊接結(jié)構(gòu)方面的書籍，本書是現(xiàn)有成果的整合與發(fā)展。本書突出焊接結(jié)構(gòu)韌力的工程屬性，力求使工程技術(shù)人員容易理解，并應(yīng)用在焊接結(jié)構(gòu)分析中。
韌力是工程結(jié)構(gòu)抵抗失效的重要屬性，結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性在很大程度上依賴于結(jié)構(gòu)的韌力。焊接結(jié)構(gòu)的韌力是材料性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、制造工藝、載荷與環(huán)境、使用與維護(hù)等多種因素所決定的。焊接結(jié)構(gòu)在制造和服役過程中可能產(chǎn)生損傷，損傷的累積會降低結(jié)構(gòu)的韌力。為了降低發(fā)生破壞的風(fēng)險(xiǎn)，焊接結(jié)構(gòu)需要有足夠的韌力水平，以保證其在承受外載和環(huán)境作用時(shí)的完整性及合于使用性要求。而證明焊接結(jié)構(gòu)的韌力是否足夠，則須依據(jù)合于使用原則對焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。焊接結(jié)構(gòu)的失效呈現(xiàn)多種模式，其韌力表征及分析方法各異，因此焊接結(jié)構(gòu)韌力分析需要多學(xué)科知識和多數(shù)據(jù)源支持，還要充分考慮焊接接頭性能不均勻性、焊接應(yīng)力與變形、焊接缺陷、接頭細(xì)節(jié)應(yīng)力集中等因素的影響。研究發(fā)展焊接結(jié)構(gòu)韌力工程分析方法，對保證焊接結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。
特別應(yīng)注意焊接結(jié)構(gòu)的韌力和完整性及合于使用性在概念上的差異。完整性及合于使用性是對結(jié)構(gòu)狀態(tài)的概括性描述，韌力則是保證結(jié)構(gòu)的完整性及合于使用性的內(nèi)在屬性。焊接結(jié)構(gòu)的韌力是包括接頭的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性、抗斷裂性、耐久性等多種性能在內(nèi)的綜合性能表征。這樣就不難理解焊接結(jié)構(gòu)韌力的工程意義。然而構(gòu)建關(guān)于焊接結(jié)構(gòu)韌力的完整描述是一項(xiàng)艱巨的工作，需要從系統(tǒng)的視角出發(fā)，將有關(guān)焊接結(jié)構(gòu)的全部要素集成到焊接結(jié)構(gòu)韌力體系，這顯然是很困難的。好在這是在工程層面上的集成，而非純理論意義上的關(guān)聯(lián)，這也是本書名《焊接結(jié)構(gòu)韌力工程分析》的由來。
本書初步嘗試構(gòu)建焊接結(jié)構(gòu)韌力工程分析的基本框架。全書共7部分：在緒論中簡要介紹了焊接結(jié)構(gòu)韌力的概念、影響因素、焊接結(jié)構(gòu)的損傷演化過程與韌力設(shè)計(jì)、韌力分析；第1章介紹焊接熱力過程對材料的損傷，分析了焊接損傷對焊接結(jié)構(gòu)初始韌力的影響；第2章論述焊接結(jié)構(gòu)的失效問題，分析焊接結(jié)構(gòu)斷裂失效、疲勞失效及影響因素、環(huán)境失效；第3章討論焊接結(jié)構(gòu)的斷裂韌力分析方法及斷裂控制；第4章討論焊接結(jié)構(gòu)的疲勞韌力分析方法及強(qiáng)化措施；第5章討論焊接結(jié)構(gòu)的環(huán)境韌力分析方法；第6章討論焊接結(jié)構(gòu)韌力的概率分析方法。
作者30多年來在焊接結(jié)構(gòu)完整性與斷裂控制方面開展了較為系統(tǒng)的研究工作，先后編寫過不同版本焊接結(jié)構(gòu)方面的書籍，本書是現(xiàn)有成果的整合與發(fā)展。本書突出焊接結(jié)構(gòu)韌力的工程屬性，力求使工程技術(shù)人員容易理解，并應(yīng)用在焊接結(jié)構(gòu)分析中。由于作者在相關(guān)領(lǐng)域的研究水平有限，書中的內(nèi)容難免有不當(dāng)之處，敬請讀者批評指正。
作者
前言
緒論1
0.1 焊接結(jié)構(gòu)韌力的基本概念1
0.2 焊接結(jié)構(gòu)韌力的影響因素3
0.3 焊接結(jié)構(gòu)的損傷演化過程與韌力設(shè)計(jì)6
0.4 焊接結(jié)構(gòu)韌力分析8
參考文獻(xiàn)10
第1章 焊接熱力效應(yīng)11
1.1 焊接熱力過程及影響11
1.1.1 焊接熱力過程的基本特點(diǎn)11
1.1.2 熔焊熱力過程及接頭性能11
1.1.3 塑化焊熱力過程15
1.2 焊接缺陷19
1.2.1 焊接缺陷的類型20
1.2.2 焊接缺陷對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響20
1.3 焊接應(yīng)力與變形22
1.3.1 焊接應(yīng)力的形成過程22
1.3.2 焊接殘余應(yīng)力與變形24
1.4 焊接接頭缺口效應(yīng)26
1.4.1 焊縫局部應(yīng)力集中26
1.4.2 錯位與角變形的應(yīng)力集中29
1.5 焊縫強(qiáng)度失配效應(yīng)31
1.5.1 屈服強(qiáng)度失配31
1.5.2 塑性應(yīng)變失配32
1.5.3 對接接頭的變形特點(diǎn)34
1.5.4 異種材料界面連接失配效應(yīng)35
參考文獻(xiàn)38
第2章 焊接結(jié)構(gòu)的失效40
2.1 焊接結(jié)構(gòu)的斷裂失效40
2.1.1 斷裂類型與特征40
2.1.2 含裂紋結(jié)構(gòu)的斷裂行為44
2.1.3 焊接結(jié)構(gòu)的斷裂行為45
2.2 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞失效49
2.2.1 材料的疲勞及影響因素49
2.2.2 焊接接頭的疲勞失效55
2.3 焊接結(jié)構(gòu)的環(huán)境失效60
2.3.1 腐蝕61
2.3.2 高溫?fù)p傷67
2.3.3 氫致?lián)p傷72
2.3.4 輻照損傷75
參考文獻(xiàn)78
第3章 焊接結(jié)構(gòu)的斷裂韌力分析80
3.1 斷裂力學(xué)判據(jù)80
3.1.1 線彈性斷裂力學(xué)判據(jù)80
3.1.2 彈塑性斷裂力學(xué)參數(shù)及斷裂判據(jù)83
3.1.3 基于約束的斷裂力學(xué)判據(jù)90
3.1.4 異種材料連接界面斷裂判據(jù)93
3.1.5 動態(tài)裂紋擴(kuò)展與止裂判據(jù)94
3.2 焊接接頭斷裂力學(xué)分析96
3.2.1 焊接接頭應(yīng)力強(qiáng)度因子96
3.2.2 焊接結(jié)構(gòu)的彈塑性斷裂力學(xué)分析101
3.3 含缺陷結(jié)構(gòu)的臨界評定108
3.3.1 含裂紋結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度108
3.3.2 失效評定圖112
3.3.3 考慮焊縫強(qiáng)度失配的失效評定曲線116
3.3.4 斷裂評定的基本參數(shù)117
3.3.5 評定結(jié)果分析127
3.4 焊接結(jié)構(gòu)的斷裂控制129
3.4.1 焊接結(jié)構(gòu)的斷裂控制原則129
3.4.2 裂紋起裂控制130
3.4.3 止裂控制132
3.4.4 泄漏和塑性失穩(wěn)控制134
參考文獻(xiàn)138
第4章 焊接結(jié)構(gòu)的疲勞韌力分析141
4.1概述141
4.1.1 影響焊接接頭疲勞韌力的主要因素141
4.1.2 焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的分析方法146
4.2 名義應(yīng)力評定方法147
4.2.1 名義應(yīng)力評定方法的基本原理147
4.2.2 焊接接頭的疲勞強(qiáng)度分級148
4.2.3 變幅載荷譜下的疲勞強(qiáng)度149
4.3 結(jié)構(gòu)應(yīng)力評定方法153
4.3.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)力與熱點(diǎn)應(yīng)力分析153
4.3.2 用熱點(diǎn)應(yīng)力表示的S-N曲線156
4.4 缺口應(yīng)力應(yīng)變評定方法159
4.4.1 焊接接頭的缺口應(yīng)力159
4.4.2 缺口應(yīng)力評定方法161
4.4.3 彈塑性缺口應(yīng)力應(yīng)變分析法165
4.5 焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展斷裂力學(xué)分析170
4.5.1 疲勞裂紋擴(kuò)展170
4.5.2 疲勞裂紋擴(kuò)展壽命評定172
4.5.3 力學(xué)失配對疲勞裂紋擴(kuò)展的影響176
4.5.4 焊接殘余應(yīng)力對疲勞裂紋擴(kuò)展的影響178
4.6 含缺陷焊接構(gòu)件的疲勞評定179
4.6.1 平面缺陷的疲勞評定179
4.6.2 體積缺陷的疲勞評定181
4.6.3 形狀不完整的疲勞評定181
4.7 焊接構(gòu)件的疲勞試驗(yàn)評定182
4.7.1 焊接構(gòu)件或模擬件的疲勞試驗(yàn)182
4.7.2 數(shù)值模擬試驗(yàn)184
4.8 焊接接頭的抗疲勞措施185
4.8.1 焊接結(jié)構(gòu)的抗疲勞設(shè)計(jì)185
4.8.2 焊接接頭的抗疲勞強(qiáng)化措施188
參考文獻(xiàn)193
第5章 焊接結(jié)構(gòu)的環(huán)境韌力分析196
5.1 概述196
5.2 腐蝕韌力分析196
5.2.1 腐蝕損傷的表征方法196
5.2.2 腐蝕損傷評定199
5.3 蠕變韌力分析206
5.3.1 蠕變強(qiáng)度206
5.3.2 蠕變裂紋擴(kuò)展分析209
5.3.3 蠕變失效評定圖213
5.3.4 雙準(zhǔn)則圖214
5.3.5 焊接接頭的蠕變強(qiáng)度215
5.4 輻照韌力分析216
5.4.1 輻照脆化評定方法216
5.4.2 焊接結(jié)構(gòu)的輻照脆化評定220
參考文獻(xiàn)222
第6章 焊接結(jié)構(gòu)韌力的概率分析224
6.1 焊接結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)性及失效概率224
6.1.1 焊接結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)性224
6.1.2 焊接結(jié)構(gòu)的失效概率225
6.2 含缺陷焊接結(jié)構(gòu)的概率斷裂力學(xué)分析230
6.2.1 含缺陷焊接結(jié)構(gòu)的不確定性230
6.2.2 基于R6曲線的概率安全評定236
6.2.3 局部法240
6.3 疲勞強(qiáng)度的概率評定241
6.3.1 S-N曲線的統(tǒng)計(jì)特性241
6.3.2 疲勞強(qiáng)度的概率分析247
6.3.3 疲勞裂紋擴(kuò)展的概率分析250
6.3.4 疲勞裂紋擴(kuò)展失效的概率分析253
參考文獻(xiàn)254
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