焊接力学与结构完整性原理 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:7-81124

作者:张彦华

出品人:

页数:305

译者:

出版时间:2007-8

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787811240122

丛书系列:

图书标签:

焊接
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焊接
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应力分析
疲劳
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具体描述

本书以焊接力学与结构完整性分析为主要内容。全书共分8章：第1～3章介绍焊接热力过程分析方法；第4章介绍焊接接头及强度；第5～7章分别介绍焊接结构断裂、疲劳和环境损伤等内容；第8章介绍焊接结构完整性分析及评价的基本原理。本书可作为材料加工工程学科研究生以及材料成型与控制工程专业高年级本科生的教材，也可供有关科学研究人员和工程技术人员参考。

熔炼智慧，筑就坚固：焊接的力学之道与结构长寿的密码本书并非对“焊接力学与结构完整性原理”的直接阐述，而是旨在描绘一个更广阔的视角，探索材料连接与结构可靠性领域中那些同样至关重要、却常常被忽略的基石。我们将一同潜入材料科学的深邃海洋，品味金属的塑性变形之美，解析断裂的物理根源，并追寻那些确保工程结构长久服役的关键洞见。第一篇：材料的内在韧性——形变与断裂的奥秘在任何成功的连接背后，是对材料自身属性的深刻理解。本篇将为你揭示材料在承受外力时所经历的复杂旅程。金属的塑性变形：我们将从原子层面出发，探究位错的运动如何赋予金属延展性。通过深入理解滑移系、晶界滑移以及孪生等现象，你将领略材料在宏观层面表现出的“柔韧”是如何在微观世界里构建的。我们将讨论屈服强度、抗拉强度、延伸率等关键力学性能指标，并分析它们与材料微观结构（如晶粒尺寸、第二相粒子、固溶强化等）之间的微妙联系。此外，你还将了解到不同金属（如钢铁、铝合金、钛合金）在塑性变形行为上的显著差异，以及这些差异如何影响其加工性和应用。断裂的物理机制：无论是突发的脆性断裂还是缓慢的疲劳损伤，断裂都是结构失效的终极表现。本篇将深入剖析不同断裂模式的物理成因。你将学习到韧性断裂的微观机制，包括空洞形核、生长与合并，以及脆性断裂的应力集中效应和裂纹尖端应力场。我们将探讨断裂韧性作为材料抵抗裂纹扩展能力的关键度量，并介绍断裂韧性测试方法（如Charpy冲击试验、K_IC测试）的原理与意义。同时，你还将接触到疲劳断裂这一普遍存在的现象，理解其萌生、扩展与最终断裂的全过程，以及影响疲劳寿命的各种因素（如应力幅、应力比、表面状态、环境因素等）。应力与应变分析基础：在理解材料行为之前，精确描述外力作用下的内在状态至关重要。本篇将引入应力张量和应变张量等概念，为你构建描述三维空间中材料内部受力状态的数学框架。我们将学习应力-应变关系（如虎克定律），并区分弹性变形与塑性变形的界限。你还将了解剪切模量、泊松比等基本力学参数，并认识到它们在预测材料响应中的重要性。第二篇：结构的可靠基石——载荷、失效与剩余寿命材料的内在属性最终体现在其作为结构组成部分时的整体表现。本篇将聚焦于结构如何承受载荷，以及如何评估和延长其服役寿命。结构载荷类型与分析：任何结构都必须面对各种形式的载荷，从静态的重力、压力，到动态的振动、冲击，乃至复杂的温度变化。本篇将系统性地介绍不同载荷的性质、来源及其对结构的影响。你将学习到静载荷、动载荷、循环载荷、热负荷以及组合载荷的分类与特点。我们将探讨有限元分析（FEA）等数值计算方法在复杂载荷下应力分布预测中的应用，以及如何通过实验手段（如应变片测量）来验证分析结果。结构失效模式与评估：结构失效并非单一原因导致，理解各种失效模式是保障安全的关键。除了材料断裂，本篇还将深入探讨其他常见的结构失效形式，如屈曲（Buckling）——结构在高压下突然失稳的现象；蠕变（Creep）——材料在高温和恒定应力下随时间发生的缓慢变形；以及失稳（Instability）——结构在复杂载荷作用下丧失承载能力的多种情况。你将学习如何通过理论计算和数值模拟来评估结构在特定载荷条件下的失效风险，并理解结构设计中常见的安全系数和裕度是如何确定的。结构完整性评估与剩余寿命预测：即使结构存在损伤，也未必意味着其立即失效。剩余寿命预测（RUL）是确保结构长期安全服役的核心环节。本篇将介绍基于裂纹扩展模型（如Paris定律）的疲劳寿命预测方法，以及损伤容限（Damage Tolerance）设计理念。你将了解到无损检测（NDT）技术（如超声波、射线探伤、磁粉探伤）在早期发现和评估结构损伤中的关键作用，以及如何利用这些信息来推断结构的剩余服役能力。我们将讨论材料性能退化、环境因素以及维修策略如何影响结构的整体完整性。结构设计与优化原则：优秀的结构设计不仅在于满足功能需求，更在于其内在的可靠性和经济性。本篇将探讨结构设计中普遍遵循的原则，如轻量化、高强度、耐久性以及可制造性。你将学习到如何根据预期的载荷、环境条件和服役寿命来选择合适的材料和结构形式。我们将讨论疲劳设计、断裂韧性设计以及可靠性设计等概念，并介绍一些优化设计的方法，旨在最大化结构的性能同时最小化风险。本书将为你构建一个关于材料连接与结构可靠性的宏大认知框架，让你在面对复杂工程问题时，能够洞悉其根本，从而找到最有效的解决方案。无论你是否直接研究焊接，这些关于材料力学行为、结构失效机制以及可靠性评估的知识，都将是你解读工程世界、进行科学决策的宝贵财富。

作者简介

目录信息

绪论
0.1 焊接结构的应用
0.2 焊接结构的性能和特点
0.3 焊接力学与结构完整性的研究内容与方法
第1章焊接热过程分析基础
1.1 焊接热源与热功率
1.1.1焊接热源
1.1.2 焊接热源的热功率
1.2 焊接传热分析
1.2.1 热传导基本概念
1.2.2 焊接温度场的解析分析
1.2.3 焊接热循环
1.3 焊接热源模型
1.3.1 焊接热源性质与建模准则
1.3.2 表面热源模型
1.3.3 体热源模型
1.3.4 组合热源
第2章焊接应力与变形
2.1 热变形与应力
2.1.1 热变形与热应力
2.1.2 残余应力
2.2 焊接应力
2.2.1 焊接热应力
2.2.2 焊接残余应力
2.3 焊接变形
2.3.1 纵向与弯曲变形
2.3.2 横向收缩变形
2.3.3 角变形与扭曲变形
2.3.4 压曲变形
2.4 高能束焊接强瞬态热力效应
2.4.1 高能束焊接中的强瞬态问题
2.4.2 强瞬态热力效应的温度方程与应力方程
2.4.3 强瞬态热冲击行为
第3章焊接热力过程数值模拟
3.1 焊接热力过程概述
3.1.1 焊接瞬态热力过程
3.1.2 焊接热力过程中的非线性现象
3.1.3 焊接热力过程数值模拟的方法及发展
3.1.4 焊接热力过程数值模拟的应用
3.2 焊接传热数值模拟
3.2.1 传热分析有限元分析
3.2.2 焊接温度场数值模拟
3.3 焊接应力与变形的数值模拟
3.3.1 热弹塑性分析
3.3.2 有限元方程
3.3.3 求解方法
第4章焊接接头及强度
4.1 焊接接头
4.1.1 焊接接头
4.1.2 焊接接头及焊缝的基本形式
4.2 焊接接头的工作应力分布
4.2.1 电弧焊接头的工作应力分布
4.2.2 点焊接头的工作应力分布
4.3 焊接接头的强度非匹配
4.3.1 焊接接头强度非匹配
4.3.2 对接接头强度非匹配力学行为
4.4 焊接接头强度计算
4.4.1 对接接头的强度计算
4.4.2 角焊缝的强度计算
4.4.3 点焊接头的强度计算
4.4.4 焊缝的许用应力
4.5 异种材料连接界面力学
4.5.1 异种材料连接的界面强度
4.5.2 界面端部的应力奇异性
第5章焊接结构的断裂与断裂力学
5.1 金属材料脆性断裂与延性断裂
5.1.1 脆性断裂
5.1.2 延性断裂
5.1.3 韧性脆性转变
5.2 断裂力学基础
5.2.1 含裂纹构件的断裂行为
5.2.2 线弹性断裂力学
5.2.3 弹塑性断裂力学
5.2.4 剩余强度
5.3 动态裂纹扩展与止裂
5.3.1 动态裂纹扩展
5.3.2 裂纹止裂的基本原理
5.3.3 天然气管道止裂控制的工程模型
5.4 焊接接头的断裂力学分析
5.4.1 含裂纹焊接接头的断裂模式
5.4.2 失配性对焊缝裂纹驱动力的影响
5.5 异种材料连接界面断裂力学分析
5.5.1 界面裂纹尖端应力场的奇异性
5.5.2 界面断裂行为
5.6 焊接结构的断裂控制
5.6.1 影响焊接结构脆断的主要因素
5.6.2 焊接结构的断裂控制
5.6.3 焊接结构抗断裂性能的试验评定方法
第6章焊接结构的疲劳强度
6.1 材料的疲劳强度
6.1.1 疲劳断裂机理
6.1.2 材料的疲劳性能
6.2 焊接接头的疲劳及影响因素
6.2.1 焊接接头的疲劳
6.2.2 影响焊接接头疲劳断裂的主要因素
6.2.3 力学失配对疲劳裂纹扩展的影响
6.3 焊接接头的疲劳强度分析方法
6.3.1 焊接接头疲劳强度分析方法
6.3.2 焊接接头的疲劳强度分级
6.4 焊接接头应力集中区疲劳裂纹断裂力学分析
6.4.1 焊趾表面裂纹应力强度因子
6.4.2 焊缝根部裂纹应力强度因子
6.4.3 疲劳裂纹扩展参数
第7章焊接结构的环境损伤
7.1 应力腐蚀开裂和腐蚀疲劳
7.1.1 应力腐蚀开裂
7.1.2 腐蚀疲劳
7.2 高温损伤
7.2.1 材料的高温损伤特点
7.2.2 金属蠕变的宏观规律
7.2.3 焊接接头的蠕变强度
7.3 氢脆与辐射损伤
7.3.1 氢脆
7.3.2 辐照损伤
第8章焊接结构完整性分析与评定方法
8.1 焊接结构完整性基本概念
8.1.1 结构可靠性、安全性与完整性
8.1.2 结构的工程风险
8.1.3 结构完整性管理
8.1.4 焊接结构的完整性与合于使用性
8.2 焊接结构的合于使用评定方法
8.2.1 焊接结构合于使用评定方法概述
8.2.2 焊接结构合于使用评定的基本参量
8.2.3 焊接结构的合于使用评定规范
8.2.4 含缺陷焊接结构失效评定程序
8.3 焊接结构的瞬时断裂评定
8.3.1 强度非匹配焊接接头断裂分析的工程模型
8.3.2 失效评定曲线
8.4 焊接结构的疲劳完整性
8.4.1 焊接接头的疲劳完整性设计
8.4.2 含缺陷焊接接头的疲劳完整性评定
8.4.3 焊接结构件或模拟件的疲劳试验
8.5 焊接结构完整性的概率分析
8.5.1 含缺陷焊接结构的概率断裂力学分析
8.5.2 焊接缺陷的分布
8.5.3 临界裂纹尺寸的分布
8.5.4 基于R6曲线的概率安全评定
8.5.5 疲劳裂纹扩展的概率分析
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给我一种沉甸甸的厚重感，深蓝色的背景搭配银色的金属质感字体，一眼望去便能感受到它所蕴含的专业深度。我一直对材料连接的科学奥秘充满好奇，尤其是在现代工业制造中，焊接作为一种不可或缺的连接方式，其背后涉及的力学原理和结构安全问题，更是我想要深入了解的。我希望这本书能为我揭示焊接过程中产生的应力、变形以及可能出现的缺陷是如何影响材料的整体性能的。从微观层面的原子键合到宏观层面的结构稳定性，我都希望能够找到清晰的解释。特别是关于疲劳、断裂等可能导致结构失效的关键因素，我期待书中能够提供详实的理论基础和实际案例分析，帮助我理解如何通过优化焊接工艺和设计来提升结构的可靠性。我想知道，书里是否会讨论一些先进的焊接技术，比如激光焊接、电子束焊接等，以及这些技术在材料力学和结构完整性方面有什么独到的考量。如果能有相关的模拟和测试方法介绍，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它非常系统和全面。我一直认为，焊接不仅仅是把两块金属“粘”在一起的技术，背后蕴含着复杂的物理过程和精密的力学原理。我希望这本书能够深入剖析焊接过程中热、力、相变等相互作用，以及这些作用如何导致材料性能的改变。特别是关于残余应力和焊接变形的产生机制、测量方法和控制策略，是我非常感兴趣的内容。同时，结构完整性这个概念也让我十分期待，它不仅仅是要求结构不发生突然的灾难性断裂，更包含了在长期服役过程中抵抗各种破坏因素的能力。我希望书中能够详细介绍疲劳、断裂、蠕变等破坏模式，以及如何通过焊接工艺优化和结构设计来提高结构的抗疲劳性和抗断裂能力。另外，如果书中能提及一些国际上通用的焊接标准和规范，并结合实际案例进行分析，那将对我的工作非常有启发。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事工程设计工作的人员，我深知结构在实际服役环境中会面临各种复杂的载荷和环境因素，而焊接接头往往是潜在的薄弱环节。因此，理解焊接力学与结构完整性原理，对于确保工程的可靠性和安全性至关重要。这本书的名字本身就点明了核心，我希望能从中学习到如何量化焊接产生的残余应力和变形，以及这些应力变形如何与外加荷载相互作用，从而影响结构的整体稳定性。我尤其关注书中关于断裂韧性、应力集中等概念的阐释，以及它们在焊接接头设计中的应用。我希望书中能提供一套完整的理论体系，指导我们如何通过合理的焊接工艺选择、焊缝设计以及后处理措施，来最大程度地减小焊接缺陷的产生，并提高接头的抗裂性和抗疲劳性能。如果书中还能包含一些关于数值模拟（如有限元分析）在焊接力学和结构完整性评估中的应用，那将极大地提升这本书的实用价值。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《焊接力学与结构完整性原理》后，我第一时间就被它扎实的理论框架所吸引。它不仅仅是停留在现象的描述，而是深入到焊接过程中的物理化学变化，以及这些变化如何转化为宏观的力学行为。我一直对材料在经历高温、快速冷却等极端条件下的相变和组织演化非常感兴趣，而这些正是焊接过程中最核心的部分。我希望书中能有详细的章节阐述不同焊接方法对母材和焊缝金属微观组织的影响，以及这些组织变化如何直接影响材料的强度、韧性、塑性等关键力学性能。此外，结构完整性这个概念对我来说尤为重要，它关乎到整个工程的安全性和使用寿命。我期待书中能详细介绍各种评估结构完整性的方法，比如无损检测技术、断裂力学分析、疲劳寿命预测等，并且能将这些方法与焊接过程紧密结合起来。如果书中能提供一些实际工程中的案例，说明焊接缺陷如何导致结构失效，以及如何通过结构完整性评估来预防这些失效，那就更有说服力了。

评分☆☆☆☆☆

我被这本书的副标题所吸引——“原理”。这表明它并非一本浅尝辄止的焊接工艺手册，而是旨在揭示其背后的科学机理。我一直对材料在焊接过程中所经历的复杂变化感到好奇，例如，高温如何影响金属的晶格结构，快速冷却又会带来怎样的相变？这些微观层面的变化，又如何最终影响到宏观的力学性能，如强度、韧性和疲劳寿命？我希望书中能够提供清晰的理论解释，并辅以必要的数学模型和公式推导，帮助我建立起对焊接力学过程的深刻理解。此外，“结构完整性”这个词汇也让我产生了浓厚的兴趣。在我看来，一个焊接结构是否安全可靠，并不仅仅取决于其静载强度，更在于它能否在长期的动态载荷和可能的损伤累积下保持其整体的性能。我期待书中能详细阐述各种可能导致结构失效的因素，比如疲劳裂纹的萌生与扩展，断裂韧性评估，以及如何通过合理的焊接设计和质量控制来预防这些失效的发生。如果书中能包含一些关于先进焊接技术（如搅拌摩擦焊、定向能量焊接等）的力学分析，那就更具前瞻性了。

评分☆☆☆☆☆