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編輯推薦：
当前已出版的激光焊接技术方面的书籍，更多侧重的是激光焊接工艺、熔池流动及应用；也有电弧焊接数值模拟的书籍。但是，关于激光焊接应力变形机理方面的书籍还很少，本书对此进行了详细介绍，有助于激光加工领域工程技术人员分析了解激光焊接应力的机理与抑制方法。
內容簡介：
激光焊接是激光加工中应用为成熟的技术之一，具有热输入小、深宽比大、晶粒细小、热影响区窄、变形小、焊缝美观及效率高等优势，已广泛应用到航空、航天、汽车、海洋等领域。然而，激光焊接极快热循环下熔化与凝固的不平衡态，必然引起焊后应力变形行为，影响焊接结构件的几何精度和力学性能，尤其是对疲劳等动态力学性能影响更大。为此，本书通过有限元计算和试验验证相结合的方法，具体介绍了激光焊接计算基础理论方法与实现方法、固态相变行为及其影响、模型计算效率与精度提升、接头应力不均匀性分析、应力变形磁场辅助抑制方法等内容。
關於作者：
荣佑民，山东临沭人，博士（后），华中科技大学机械学院讲师、硕导，主要从事激光加工技术与装备的应用基础研究和关键技术开发。研究成果，在Marine Structures、International Journal of Mechanical Sciences、Robotics and Computer-Integrated Manufacturing等权威期刊发表SCI论文33篇（一作16篇、通讯4篇），兼任Thin-Walled Structures、Journal of Materials Processing Technology、中国表面工程等期刊审稿人，申请发明专利32项、授权3项，授权软件著作权3项，获2017年湖北省科技进步一等奖1项等。
目錄
第1章绪论11.1激光焊接技术简述11.1.1激光焊接介绍11.1.2激光焊接应用21.2激光焊接的焦点问题51.2.1激光及其复合焊接工艺51.2.2激光焊接熔凝动力学行为81.2.3激光焊接应力变形行为121.2.4激光焊接接头力学性能131.3焊接应力变形141.3.1焊接接头应力变形计算方法141.3.2大型复杂构件焊接变形预测191.3.3焊接应力变形常用测量方法211.3.4焊接变形预测的应用23参考文献25第2章基本理论与实现方法342.1温度场有限元理论342.1.1热传导控制方程342.1.2熔化潜热的处理352.1.3温度场边界条件352.2热弹塑性有限元理论352.2.1焊接热力平衡过程分析352.2.2热弹塑性应力应变关系362.2.3有限单元位移应变矩阵372.2.4基于径向返回算法的应力快速更新392.2.5材料雅可比矩阵412.3固有应变有限元方法422.4基于商业软件的模型实现442.4.1常用计算软件平台442.4.2基于Ansys的二次开发流程49参考文献53第3章激光焊接固态相变行为及其影响553.1激光焊接相变过程分析553.1.1固态相变热力学基础553.1.2熔化凝固过程相变行为583.1.3相变温度临界点的计算593.2相变平衡相体积分数603.3基于相变热力学的固态相变模型613.3.1奥氏体相变613.3.2扩散型相变633.3.3贝氏体相变663.3.4马氏体相变683.4固态相变对应力场计算的影响703.4.1固态相变对物性参数的影响703.4.2固态相变引起单元体积膨胀行为723.4.3马氏体相变对应变增量影响规律723.5应用案例：海洋高强钢EH36激光焊接733.5.1EH36激光焊接试验733.5.2有限元模型与求解743.5.3EH36激光焊接温度演变行为753.5.4微观组织及相组分的分析783.5.5残余应力与塑性应变分布规律81参考文献84第4章热弹塑性有限元计算效率和精度提升874.13DShell单元组合与多屈服曲线的应用874.2应用案例1：T形接头MAG电弧焊接904.2.1有限元模型与求解904.2.2温度场结果与分析924.2.3角变形结果与分析934.2.4残余应力结果与分析974.2.5计算性能的对比分析1034.3应用案例2：T形接头激光焊接1054.3.1激光焊接试验1054.3.2焊缝形貌与微观组织分析1064.3.3焊接应力变形分析1064.4应用案例3：大型构件激光电弧复合焊接1144.4.1海洋大型导流管结构分析1144.4.2有限元建模及边界参数1144.4.3接头级应力变形分析1174.4.4焊接顺序优化选择1224.4.5构件级变形预测分析129参考文献139第5章激光焊接应力不均匀分布行为1415.1焊接头应力不均匀性的危害1415.2激光焊接瞬态应变波动行为1435.2.1激光焊接试验及测量1435.2.2有限元建模及热源模型1445.2.3焊缝轮廓拟合结果分析1455.2.4焊接过程瞬态应变结果分析1465.2.5焊后残余应力变形分析1505.3激光焊接温度应力变形断裂行为1535.3.1激光焊接试验1535.3.2有限元建模及热源模型1535.3.3温度场分布不均匀性分析1555.3.4热致力学不均匀性分析1565.3.5焊接头拉伸断裂行为分析164参考文献165第6章激光焊接应力变形磁场辅助抑制方法1666.1磁场辅助激光焊接工艺分析1666.1.1磁场辅助激光焊接试验1666.1.2磁场对动态熔透过程的影响行为1666.1.3磁场对焊缝形貌与组织的影响行为1746.2不锈钢激光焊接热循环及变形的磁场辅助抑制1776.2.1有限元建模及边界条件1776.2.2温度场结果与分析1796.2.3角变形结果与分析1816.3异种接头激光焊接应力变形的磁场辅助抑制1826.3.1有限元建模及边界条件1826.3.2温度场结果与分析1846.3.3残余应力与角变形结果与分析186参考文献191
內容試閱
激光焊接具有热输入小、深宽比大、晶粒细小、热影响区窄、变形小等优势，广泛应用于航空、航天、汽车、海洋等领域。然而，极快热循环下熔化与凝固的不平衡态，必然加剧焊后应力变形不均匀行为，影响焊接结构件的几何精度和力学性能，尤其对疲劳等动态力学性能影响更大。本书围绕激光焊接应力变形及其抑制的主题，主要介绍了通过有限元分析和试验验证相结合的方法，开展相关研究工作取得的成果，具体包括：激光焊接的有限元建模及计算基础理论与实现方法、高强钢焊接瞬态固态相变行为及其影响、接头级至构件级计算效率与精度提升、接头应变瞬态波动及应力不均匀性行为、接头应力变形磁场辅助抑制思路及效果等五个方面。所取得的成果，将为航空、航天、海洋等领域复杂结构件激光焊接残余应力调控和变形抑制提供一定的理论依据与技术支撑。本书的撰写，得到了课题组同事们的大力指导和帮助。作者要特别感谢段正澄院士、邵新宇院士对科研工作的帮助和支持，感谢蒋平教授、王春明教授、马修泉研究员、庞盛永副教授、米高阳博士等的研究建议，也要感谢常勇、徐加俊、李文元、陈龙、王璐等同学的试验测试协助和文字修改帮助。本书是课题组正在执行的国家自然科学基金创新研究群体项目高性能数字制造装备的基础研究编号：51721092和青年科学基金项目微观多相协调机制下超大功率激光焊接应力不均匀行为及多重调控编号：51905191的部分成果。在此，要特别感谢国家自然科学基金委员会的资助和支持。由于作者水平有限，书中难免会有不足之处，恳请读者批评指正。
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