焊接结构抗疲劳设计 理论与方法 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

《焊接结构抗疲劳设计——理论与方法》介绍了焊接结构疲劳评估的一种新方法——结构应力法，其中包括网格不敏感的力学属性以及识别焊缝上应力集中的特殊功能；推导了可评估焊缝疲劳寿命的主S-N曲线公式；讨论了焊后残余应力的位移控制属性；给出了结构应力法在焊接结构抗疲劳设计中的应用技术，包括焊接接头应力因子计算技术、识别与缓解应力集中以获得焊接接头*好疲劳行为的实用技术、虚拟疲劳试验技术、模态与频域的结构应力技术，以及含初始裂纹的寿命预测技术、多轴与低周疲劳的寿命预测技术等。

第2版前言

第1版前言

主要符号表

第1章 引论

1.1 焊接结构抗疲劳设计过程中的认识误区

1.2 编写本书的基本目的

参考文献

第2章 预备知识

2.1 金属疲劳的基本原理

2.2 焊接接头的基本术语

2.3 焊接接头与焊接结构的定义

2.4 焊接结构与焊接接头的疲劳载荷

2.5 焊接接头工作应力的定义

2.6 S-N曲线及其内涵

2.7 Miner线性疲劳损伤累积基本理论及其内涵

2.8 Miner线性疲劳损伤累积基本理论应用实例

2.9 本章小结

参考文献

第3章 Paris裂纹扩展公式与寿命积分

3.1 断裂力学理论概述

3.1.1 裂纹扩展的基本类型

3.1.2 应力强度因子的定义与内涵

3.1.3 Paris裂纹扩展公式

3.2 Paris裂纹扩展公式与S-N曲线的推导

3.3 传统的基于断裂力学理论直接计算焊缝疲劳寿命的难点

3.4 本章小结

参考文献

第4章 焊接结构疲劳强度问题的特殊性

4.1 焊接接头的几何不连续性

4.2 焊接接头的疲劳破坏模式

4.3 焊接接头S-N曲线的特殊性

4.3.1 母材的屈服强度对焊接接头疲劳强度的影响

4.3.2 焊接接头S-N曲线具有相同的斜率

4.4 焊接接头残余应力对疲劳寿命的影响

4.5 本章小结

参考文献

第5章 焊后残余应力的特殊性

5.1 材料的屈服强度及其特点

5.1.1 材料的屈服强度

5.1.2 材料弹塑性问题的本构关系

5.1.3 弹塑性分析的一个简单实例

5.1.4 内力与应力的物理属性

5.2 焊接热过程产生残余应力的机理

5.2.1 焊接热过程与残余应力

5.2.2 残余应力发展过程的热力学模型

5.3 焊后残余应力的位移控制属性

5.4 有焊后残余应力的焊接构件的继续承载问题

5.5 焊后热处理去除残余应力的认识误区与澄清

5.5.1 焊后热处理与去除残余应力

5.5.2 焊后热处理去除残余应力的案例

5.6 本章小结

参考文献

第6章 焊接结构抗疲劳设计与评估的传统方法

6.1 钢结构的抗疲劳设计与评估标准

6.1.1 英国BS 7608标准的名义应力法

6.1.2 国际焊接学会（IIW）的名义应力法

6.2 铝结构的抗疲劳设计与评估标准

6.3 专用结构的抗疲劳设计与评估

6.4 基于热点应力的抗疲劳设计与评估

6.5 传统方法的工程应用

6.5.1 模块功能设计

6.5.2 实施案例

6.6 传统评估方法的工程应用局限性

6.7 本章小结

参考文献

第7章 结构应力的定义及其内涵

7.1 有限元方法的基础知识

7.2 有限元法与应力集中的计算

7.3 结构应力的定义与计算

7.4 结构应力的力学解释与存在的试验证明

7.5 本章小结

参考文献

第8章 主S-N曲线

8.1 基于结构应力的K值评估

8.1.1 无缺口效应的K值求解

8.1.2 有缺口效应的K值求解

8.2 特征深度与缺口应力强度放大因子

8.2.1 特征深度

8.2.2 缺口应力强度放大因子

8.3 两阶段裂纹扩展模型

8.4 等效结构应力和主S-N曲线计算公式

8.5 ASME标准中焊接结构的疲劳寿命评估

8.6 本章小结

参考文献

第9章 焊接接头抗疲劳设计

9.1 标准接头与非标准接头的定义

9.2 BS 15085-3：2007的焊接接头设计完整性流程

9.3 焊接结构与焊接接头疲劳载荷的获取

9.3.1 焊接结构疲劳载荷的获取

9.3.2 焊接接头疲劳载荷的获取

9.4 确认应力因子的两种技术

9.4.1 基于名义应力计算应力因子

9.4.2 基于结构应力计算应力因子

9.4.3 随机载荷作用时应力状态的确认

9.5 焊接接头的好疲劳行为

9.5.1 好疲劳行为的定义

9.5.2 好疲劳行为的获得方法

9.5.3 好与不好疲劳行为的案例

9.6 刚度不协调的工程案例

9.7 本章小结

参考文献

第10章 基于结构应力的虚拟疲劳试验技术

10.1 基于结构应力的虚拟疲劳试验技术平台

10.2 虚拟疲劳试验的实例

10.2.1 某轨道货车三轴焊接构架的虚拟疲劳试验

10.2.2 某轨道客车转向架焊接构架的虚拟疲劳试验

10.2.3 某铝合金焊接车体的虚拟疲劳试验

10.3 本章小结

参考文献

第11章 模态结构应力与频域结构应力

11.1 模态结构应力的定义与计算

11.1.1 模态的基础知识

11.1.2 模态结构应力的计算公式

11.1.3 模态结构应力的计算实例

11.2 频域结构应力的定义与应用

11.2.1 随机振动基础知识

11.2.2 频域结构应力的推导及疲劳评估

11.2.3 频域结构应力计算实例

11.3 本章小结

参考文献

第12章 结构应力法的其他研究成果

12.1 剩余寿命评估及等效初始裂纹替代法

12.2 多轴疲劳问题的MLP法

12.2.1 多轴应力状态

12.2.2 PDMR方法

12.2.3 MLP方法

12.2.4 MLP方法的物理解释

12.2.5 Sonsino和Kueppers的试验

12.3 低周疲劳问题的结构应变法

12.3.1 伪弹性应力与LCF数据的处理

12.3.2 结构应变法与低周疲劳

12.3.3 基于LCF测试数据的验证

12.4 基于等效结构应变参数的统一方程

12.4.1 结构应力与结构应变的比较

12.4.2 主应变-寿命曲线

12.5 本章小结

参考文献

第13章 结构应力法的工程应用实例

13.1 SAE“疲劳挑战”实例

13.1.1 基于结构应力的焊缝疲劳开裂位置预测

13.1.2 基于主S-N曲线的焊缝疲劳

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编辑推荐

董平沙教授发明的用结构应力法评估焊接结构疲劳寿命，被誉为将一个猜测的游戏变成了可以明确证明的科学。2017年，兆文忠、李向伟、董平沙三位作者共同编写的《焊接结构抗疲劳设计——理论与方法》一书出版，书中介绍了结构应力法的理论与疲劳评估方法及相关的研究工作。这本书得到了业界的广泛好评，同时，有读者提出希望能介绍得更详细、更深入一些，以帮助他们更全面、更深刻地理解焊接结构抗疲劳设计的理论与方法中的一些精髓，为此，作者对书中的一些内容进行必要的补充与更新，于2021年6月出版了《焊接结构抗疲劳设计——理论与方法》第2版。

第2版将Paris裂纹扩展公式与寿命积分的内容整理为独立的一章，从理论上对这个问题给出更详细的讨论；新增了关于焊接残余应力的特殊性的内容，从理论上对焊接结构残余应力的特殊性再次进行深入讨论；在一些章节中增加了作者相关研究中获得的体验，其中包括获得焊接接头*好疲劳行为的“三阶段递进执行法”及若干案例；在第1版介绍有限元方法的基础上，增加了一些关于应力计算奇异性的讨论，其目的是帮助读者更好地理解结构应力法的网格不敏感的学术与工程价值。

前言

本书自2017年6月由机械工业出版社出版以来，得到了读者的充分肯定，借此机会，对广大读者及出版社的同志表示感谢。

时间过得真快，该书问世转眼四年了。这期间，一些读者阅读后希望我们再增加一些内容，以帮助他们更全面、更深刻地理解焊接结构抗疲劳设计的理论与方法中的一些精髓，鉴于此，在出版社的鼓励下，本书原三位作者决定邀请我团队中的四个骨干，一起对书中的一些内容进行必要的补充与更新。

补充与更新的原则是：第1版的撰写框架不做任何改动，只是在基础理论方向上进行了深化，在实际应用方向上进行了拓宽。

1）将Paris裂纹扩展公式与寿命积分的内容整理为独立的一章，这是因为在董平沙教授的结构应力法问世之前，许多研究人员一直试图将断裂力学理论直接用于计算焊缝的疲劳寿命，在他们看来，这是顺理成章的一件事，然而事情并不顺利。由于这是一个非常基础性的问题，因此从理论上对这个问题给出更详细的讨论是必要的。

2）新增的另外一章是关于焊接残余应力的特殊性的内容。虽然在第1版中，我们已经讨论过这方面的问题，但是在这个问题上，目前仍然有较多的困惑，例如，有人认为：如果焊后残余应力高达材料的屈服强度，那么它怎么还有能力再承受外加的载荷而继续工作呢？为了澄清这类认识误区，从理论上对焊接结构残余应力的特殊性再次进行深入讨论也是必要的。

3）对其他一些章节的内容也进行了有针对性的更新，其目的是将我们在相关研究中获得的体验与大家分享，其中包括获得焊接接头好疲劳行为的“三阶段递进执行法”及若干案例。

4）在第1版介绍有限元方法的基础上，增加了一些关于应力计算奇异性的讨论，其目的是帮助读者更好地理解结构应力法的网格不敏感的学术与工程价值。

荀子说：“善学者尽其理，善行者究其难。”这句话，是我与我的团队于2019年8月在机械工业出版社出版的另外一本书《工程结构性能的数值分析与实例》中送给读者的一句赠言，现在我也将这个赠言送给致力于焊接结构抗疲劳设计的各位同仁，衷心希望各位在我国由“制造大国”走向“制造强国”的进程中，“究其难”“尽其理”。

后要指出，书中关于焊接结构残余应力特殊性的讨论内容，是董平沙教授亲自敲定的，而其余内容的添加，则是在董平沙教授的悉心指导下，由我和其他作者共同完成的。

兆文忠

书籍介绍

《焊接结构抗疲劳设计——理论与方法》介绍了焊接结构疲劳评估的一种新方法——结构应力法，其中包括网格不敏感的力学属性以及识别焊缝上应力集中的特殊功能；推导了可评估焊缝疲劳寿命的主S-N曲线公式；讨论了焊后残余应力的位移控制属性；给出了结构应力法在焊接结构抗疲劳设计中的应用技术，包括焊接接头应力因子计算技术、识别与缓解应力集中以获得焊接接头*好疲劳行为的实用技术、虚拟疲劳试验技术、模态与频域的结构应力技术，以及含初始裂纹的寿命预测技术、多轴与低周疲劳的寿命预测技术等。