鋼管混凝土橋梁焊接節(jié)點(diǎn)疲勞性能及斷裂力學(xué)數(shù)值模擬

以鋼管混凝土拱橋和空間桁橋等新型橋梁結(jié)構(gòu)為工程背景，綜合運(yùn)用熱點(diǎn)應(yīng)力概念和斷裂力學(xué)原理，研究鋼管混凝土K型焊接節(jié)點(diǎn)疲勞性能。研究?jī)?nèi)容涉及節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中參數(shù)分析，疲勞破壞評(píng)判準(zhǔn)則，疲勞強(qiáng)度，影響節(jié)點(diǎn)疲勞性能的各種因素，焊接缺陷，疲勞開(kāi)裂、擴(kuò)展和破壞全過(guò)程，應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算模型和方法，裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬，疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算方法，鋼管混凝土焊接節(jié)點(diǎn)與空鋼管焊接節(jié)點(diǎn)疲勞性能上的共性和異性。屬當(dāng)前國(guó)際最新前沿課題，研究方法突破傳統(tǒng)，解決工程應(yīng)用中迫切需要解決的基本問(wèn)題，研究成果有助于鋼管混凝土橋梁耐久性使用，具學(xué)術(shù)與應(yīng)用雙重價(jià)值。

焊接是一個(gè)涉及電弧物理、傳質(zhì)傳熱、力學(xué)、冶金與材料學(xué)等多物理場(chǎng)耦合的復(fù)雜過(guò)程，影響因素繁多。隨著計(jì)算機(jī)科技的快速發(fā)展，焊接數(shù)值模擬技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

《焊接過(guò)程的數(shù)值模擬》以“理論介紹一數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)方法一具體應(yīng)用案例”為主線，結(jié)合通用數(shù)值模擬軟件及實(shí)用的算例，對(duì)多種常見(jiàn)焊接方法及焊接過(guò)程中涉及的熱、力、微組織相變、電弧及溶池流體等諸多物理過(guò)程給出了數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)方法。

《焊接過(guò)程的數(shù)值模擬》理論講解詳細(xì)深入，實(shí)例內(nèi)容豐富、可操作性強(qiáng)，可作為高等院校焊接技術(shù)與工程及其相關(guān)專業(yè)本科生及研究生學(xué)習(xí)焊接數(shù)值模擬技術(shù)和相關(guān)軟件的教材，也可供廣大焊接工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

《高等學(xué)校教材·化工過(guò)程數(shù)值模擬及軟件(第2版)》旨在介紹化工過(guò)程模擬的基本概念和方法，提供利用相關(guān)模擬軟件進(jìn)行實(shí)際化工過(guò)程的模擬的步驟和技巧。

《高等學(xué)校教材·化工過(guò)程數(shù)值模擬及軟件(第2版)》可作為高等學(xué)校應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)及化工類專業(yè)本科生和研究生的教材，也可供石油與化工、輕工等行業(yè)從事開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人員參考。

第1章 緒論

1．1 焊接物理過(guò)程的復(fù)雜性

1．2 數(shù)值模擬的基本概念與步驟

1．3 數(shù)值方法與數(shù)值模擬軟件

1．4 焊接數(shù)值模擬的內(nèi)容

1．5 焊接數(shù)值模擬的意義與發(fā)展概況

第2章 焊接物理過(guò)程基礎(chǔ)

2．1 焊接熱過(guò)程

2．1．1 常用焊接熱源及熱效率

2．1．2 焊接熱源模型

2．1．3 焊接溫度場(chǎng)及傳熱定律

2．2 焊接應(yīng)力與材料力學(xué)本構(gòu)

2．2．1 焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生

2．2．2 材料的率無(wú)關(guān)彈塑性本構(gòu)

2．3 接頭熱影響區(qū)微觀組織演化

2．3．1 接頭微觀組織演化簡(jiǎn)介

2．3．2 相變描述方法

2．3．3 相變模型

2．4 焊接電弧與焊接熔池

2．4．1 焊接電弧

2．4．2 焊接熔池

第3章 有限元軟件基礎(chǔ)

3．1 Abaqus軟件基礎(chǔ)

3．1．1 Abaqus軟件簡(jiǎn)介

3．1．2 Abaqus幫助文檔

3．2 Abaqus的初步使用

3．2．1 Abaqus分析的基本步驟

3．2．2 Abaqus／CAE簡(jiǎn)介

3．2．3 Abaqus／CAE的功能模塊

3．3 Abaqus中的單位體制

3．4 Abaqus中的單元

3．4．1 單元的分類

3．4．2 單元的表征與命名

3．4．3 單元的選擇

3．5 Abaqus的主要文件類型

3．6．inp文件

3．6．1．inp文件的組成

3．6．2．inp文件的結(jié)構(gòu)

3．6．3．inp文件的語(yǔ)法格式

3．6．4．inp文件的修改

3．6．5．inp文件的執(zhí)行

3．7 Abaqus用戶子程序文件

3．7．1 Abaqus用戶子程序

3．7．2 用戶子程序的編寫

3．7．3 用戶子程序的執(zhí)行

3．8 ANSYSFluent軟件簡(jiǎn)介

3．9 nuent計(jì)算流程

3．1 0nuent的初步使用

3．1 0．1 Fluent的啟動(dòng)與主界面

3．1 0．2 Fluent讀入與檢查網(wǎng)格

3．1 0．3 物理模型的選擇

3．1 0．4 材料屬性設(shè)置

3．1 0．5 相的設(shè)定

3．1 0．6 計(jì)算域條件設(shè)定

3．1 0．7 邊界條件設(shè)定

3．1 0．8 動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置

3．1 0．9 參考值設(shè)置

3．1 0．1 0求解器算法設(shè)置

3．1 0．1 1求解參數(shù)設(shè)置

3．1 0．1 2求解監(jiān)視窗口設(shè)置

3．1 0．1 3初始化設(shè)置

3．1 0．1 4運(yùn)算設(shè)置

3．1 0．1 5運(yùn)行計(jì)算設(shè)置

3．1 0．1 6結(jié)果設(shè)置

3．1 1Fluent用戶自定義程序

3．1 1．1 UDF概述

3．1 1．2 Fluent中的網(wǎng)格拓?fù)?

3．1 1．3 UDF中的自定義函數(shù)

3．1 1．4 編譯與加載UDF

3．1 2用戶自定義內(nèi)存變量

3．1 3用戶自定義標(biāo)量

第4章 焊接熱力模擬一一熱彈塑性法

4．1 熱彈塑性法的基本假設(shè)

4．2 熱源參數(shù)及材料性能參數(shù)

4．3 模擬過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

4．3．1 熱力耦合方式的選取

4．3．2 熱源模型的選擇與校核

4．3．3 有限元網(wǎng)格大小的選取

4．4 電弧焊接熱力耦合綜合實(shí)例

4．4．1 問(wèn)題描述

4．4．2 問(wèn)題分析

4．4．3 Abaqus／CAE溫度場(chǎng)分析過(guò)程

4．4．4．Abaqus／CAE應(yīng)力場(chǎng)模擬分析過(guò)程

第5章 焊接熱力模擬一一固有應(yīng)變法

5．1 固有應(yīng)變法的基本理論

5．1．1 固有應(yīng)變的基本概念

5．1．2 固有應(yīng)變法與熱彈塑性法的關(guān)系

5．1．3 固有應(yīng)變法的解析計(jì)算

5．1．4 固有應(yīng)變法的有限元計(jì)算

5．2 固有應(yīng)變參數(shù)的確定

5．2．1 縱向固有應(yīng)變系數(shù)的確定

5．2．2 橫向固有應(yīng)變系數(shù)的確定

5．3 固有應(yīng)變的施加區(qū)域

5．4 多道焊的固有應(yīng)變

5．5 T形接頭的縱向固有應(yīng)變

5．6 固有應(yīng)變法平板堆焊綜合實(shí)例

5．6．1 問(wèn)題描述

5．6．2 問(wèn)題分析

5．6．3 Abaqus／CAE分析過(guò)程

第6章 特種焊的數(shù)值模擬

6．1 點(diǎn)焊過(guò)程的數(shù)值模擬

6．1．1 電阻點(diǎn)焊過(guò)程的特點(diǎn)

6．1．2 點(diǎn)焊數(shù)值模擬分析方法的演化過(guò)程

6．2 點(diǎn)焊熱．力．電耦合模擬綜合實(shí)例

6．2．1 問(wèn)題描述

6．2．2 問(wèn)題分析

6．2．3 Abaqus熱．力．電耦合分析過(guò)程

6．3 攪拌摩擦焊的數(shù)值模擬

6．3．1 攪拌摩擦焊簡(jiǎn)介

6．3．2 攪拌摩擦焊的數(shù)值模擬方法

6．4 攪拌摩擦焊動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)例

6．4．1 問(wèn)題描述

6．4．2 問(wèn)題分析

6．4．3 攪拌摩擦焊動(dòng)力學(xué)分析過(guò)程

第7章 焊接熱影響區(qū)組織模擬

7．1 焊接熱影響區(qū)組織轉(zhuǎn)變與Mbldy模型

7．2 低合金鋼焊接熱影響區(qū)組織演變模擬實(shí)例

7．2．1 問(wèn)題描述

7．2．2 問(wèn)題分析與思路

7．2．3 子程序編制要點(diǎn)

7．2．4 焊接熱影響區(qū)相變模擬具體過(guò)程

第8章 焊接電弧及熔池的流體力學(xué)模擬

8．1 焊接電弧的流體力學(xué)模擬

8．1．1 電弧等離子體的特點(diǎn)與基本假設(shè)

8．1．2 電弧控制方湲

8．2 TIG焊電弧流體力學(xué)模擬綜合實(shí)例

8．2．1 問(wèn)題描述

8．2．2 問(wèn)題分析

8．2．3 TIG焊電弧流體力學(xué)模擬過(guò)程

8．3 焊接熔池的流體力學(xué)模擬

8．3．1 焊接熔池的流體特點(diǎn)與基本假設(shè)

8．3．2 焊接熔池控制方程

8．4 等離子．MIG復(fù)合焊熔池流體力學(xué)模擬實(shí)例

8．4．1 問(wèn)題描述

8．4．2 問(wèn)題分析

8．4．3 復(fù)合焊接電?。鄢亓黧w力學(xué)模擬過(guò)程

附錄

參考文獻(xiàn)2100433B