激光焊接应力变形分析及其抑制

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。

本书主要介绍通过有限元计算和试验验证相结合的方法，开展激光焊接应力变形的研究取得的成果，具体包括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五个方面。
本书在激光焊接应力变形研究及工程化应用方面具有一定的理论和应用价值。本书可作为高等工科学校机械、材料类专业本科生、研究生教材或教学参考书，也可供有关专业的研究人员和工程技术人员参考。

第1章绪论(1)
1.1激光焊接技术简述(1)
1.1.1激光焊接介绍(1)
1.1.2激光焊接应用(2)
1.2激光焊接的焦点问题(5)
1.2.1激光及其复合焊接工艺(5)
1.2.2激光焊接熔凝动力学行为(8)
1.2.3激光焊接应力变形行为(12)
1.2.4激光焊接接头力学性能(13)
1.3焊接应力变形(14)
1.3.1焊接接头应力变形计算方法(14)
1.3.2大型复杂构件焊接变形预测(19)
1.3.3焊接应力变形常用测量方法(21)
1.3.4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(34)
2.1温度场有限元理论(34)
2.1.1热传导控制方程(34)
2.1.2熔化潜热的处理(35)
2.1.3温度场边界条件(35)
2.2热弹塑性有限元理论(35)
2.2.1焊接热-力平衡过程分析(35)
2.2.2热弹塑性应力-应变关系(36)
2.2.3有限单元位移-应变矩阵(37)
2.2.4基于径向返回算法的应力快速更新(39)
2.2.5材料雅可比矩阵(41)
2.3固有应变有限元方法(42)
2.4基于商业软件的模型实现(44)
2.4.1常用计算软件平台(44)
2.4.2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(55)
3.1激光焊接相变过程分析(55)
3.1.1固态相变热力学基础(55)
3.1.2熔化-凝固过程相变行为(58)
3.1.3相变温度临界点的计算(59)
3.2相变平衡相体积分数(60)
3.3基于相变热力学的固态相变模型(61)
3.3.1奥氏体相变(61)
3.3.2扩散型相变(63)
3.3.3贝氏体相变(66)
3.3.4马氏体相变(68)
3.4固态相变对应力场计算的影响(70)
3.4.1固态相变对物性参数的影响(70)
3.4.2固态相变引起单元体积膨胀行为(72)
3.4.3马氏体相变对应变增量影响规律(72)
3.5应用案例：海洋高强钢EH36激光焊接(73)
3.5.1EH36激光焊接试验(73)
3.5.2有限元模型与求解(74)
3.5.3EH36激光焊接温度演变行为(75)
3.5.4微观组织及相组分的分析(78)
3.5.5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(87)
4.13D/Shell单元组合与多屈服曲线的应用(87)
4.2应用案例1：T形接头MAG电弧焊接(90)
4.2.1有限元模型与求解(90)
4.2.2温度场结果与分析(92)
4.2.3角变形结果与分析(93)
4.2.4残余应力结果与分析(97)
4.2.5计算性能的对比分析(103)
4.3应用案例2：T形接头激光焊接(105)
4.3.1激光焊接试验(105)
4.3.2焊缝形貌与微观组织分析(106)
4.3.3焊接应力变形分析(106)
4.4应用案例3：大型构件激光电弧复合焊接(114)
4.4.1海洋大型导流管结构分析(114)
4.4.2有限元建模及边界参数(114)
4.4.3接头级应力变形分析(117)
4.4.4焊接顺序优化选择(122)
4.4.5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(141)
5.1焊接头应力不均匀性的危害(141)
5.2激光焊接瞬态应变波动行为(143)
5.2.1激光焊接试验及测量(143)
5.2.2有限元建模及热源模型(144)
5.2.3焊缝轮廓拟合结果分析(145)
5.2.4焊接过程瞬态应变结果分析(146)
5.2.5焊后残余应力变形分析(150)
5.3激光焊接温度-应力/变形-断裂行为(154)
5.3.1激光焊接试验(154)
5.3.2有限元建模及热源模型(154)
5.3.3温度场分布不均匀性分析(156)
5.3.4热致力学不均匀性分析(157)
5.3.5焊接头拉伸断裂行为分析(165)
参考文献(166)
第6章激光焊接应力变形磁场辅助抑制方法(167)
6.1磁场辅助激光焊接工艺分析(167)
6.1.1磁场辅助激光焊接试验(167)
6.1.2磁场对动态熔透过程的影响行为(167)
6.1.3磁场对焊缝形貌与组织的影响行为(175)
6.2不锈钢激光焊接热循环及变形的磁场辅助抑制(178)
6.2.1有限元建模及边界条件(178)
6.2.2温度场结果与分析(180)
6.2.3角变形结果与分析(182)
6.3异种接头激光焊接应力变形的磁场辅助抑制(183)
6.3.1有限元建模及边界条件(183)
6.3.2温度场结果与分析(185)
6.3.3残余应力与角变形结果与分析(187)
参考文献(192)