《焊接传热学》

绪论1

一、焊接传热学的研究对象1

二、国内外的研究现状及发展趋势1

三、本课的目的、任务和要求2

参考文献3

第一章 金属焊接的传热学基础4

1-1 焊接热过程的特点4

1-2 焊接热源的焊接热效率4

一、焊接热源的种类及其特点5

二、焊接热效率和焊件上加热区的热能分布5

1-3 热传递的基本方式8

一、热传导8

二、对流9

三、辐射10

一、焊接温度场的一般特征11

1-4 焊接温度场及其影响因素11

二、影响温度场的因素12

1-5 焊接传热计算的基本公式18

一、傅立叶公式18

二、热传导微分方程式19

1-6 边界条件20

一、初始条件20

二、表面换热条件20

1-7 瞬时集中热源作用下的温度场21

一、瞬时集中点状热源22

二、瞬时集中线状热源22

三、瞬时集中面状热源22

1-8 表面散热和累积原理24

一、表面散热24

二、累积原理(或叠加原理)25

参考文献26

2-1 厚大焊件连续焊接时的温度场27

一、点状连续固定热源27

第二章 焊接温度场及其数学模型27

二、点状连续移动热源28

2-2 薄板焊接时的温度场31

一、线状连续固定热源31

二、线状连续移动热源31

2-3 细棒焊接时的温度场33

一、面状连续固定热源33

一、厚大焊件焊接时的简化计算法34

2-4 极限饱和状态时温度场的简化计算法34

二、面状连续移动热源34

二、薄板焊接时的简化计算法35

2-5 吸热及均匀化阶段温度场的计算37

一、吸热阶段焊件上某点温度的计算37

二、焊件均匀化阶段的温度计算38

2-6 中厚板焊接时的温度场计算40

一、利用厚大焊件极限饮和状态传热公式41

二、利用薄板极限饱和状态的传热公式41

一、厚大焊件上快速焊接时的传热过程43

2-7 大功率高速移动热源的温度场计算43

二、薄板快速焊接时的传热过程44

2-8 其他焊接方法的温度场45

一、脉冲弧焊时的温度场45

二、电盗焊时的温度场47

三、电阻焊时的温度场51

参考文献55

第三章 焊接热循环参数及其应用56

3-1 焊接热循环的特征56

一、焊接热循环的主要参数56

二、研究焊接热循环的意义58

3-2 焊接热循环参数的数学解析58

一、最高温度Tm的计算58

二、相变温度以上停留时间tH的计算60

三、瞬时冷却速度ω？的计算62

3-3 冷却时间的计算及其影响因素63

一、冷却时间的计算68

二、影响冷却时间的因素70

三、冷却时间的图解法71

3-4 冷却时间与焊接热影响区组织、硬度的关系74

一、冷却时间与组织的关系74

二、冷却时间与硬度的关系76

三、SHCCT图的应用78

3-5 多层焊焊接热循环79

一、长段多层焊接热循环80

二、短段多层焊接热循环81

参考文献83

第四章 焊接温度场的数值积分解法84

4-1 焊接温度场的数值解法84

4-2 数值积分的一般概念85

4-3 焊接温度场的数值积分解法88

参考文献93

5-1 用有限差分法的稳定热传导问题94

一、有限差商94

第五章 焊接温度场的有限差分解法94

二、用有限差分法解稳定热传导问题的基本步骤95

5-2 用有限差分法解不稳定热传导问题99

一、常见的差分格式99

二、差分格式的稳定性102

三、边界条件的处理方法104

四、用有限差分法解二维不稳定热传导问题108

一、一维介稳态焊接温度场的差分计算110

5-3 用有限差分法计算焊接热传导问题110

二、二维不稳定焊接温度场的差分计算113

三、用有限差分法计算焊接温度场的实例116

参考文献117

第六章 焊接温度场的有限元解法118

6-1 基于变分法的热传导问题的有限元分析118

一、变分原理118

二、二维稳定热传导问题的有限元解法121

三、二维不稳定热传导问题的有限元解法126

四、轴对称不稳定热传导问题的有限元解法129

6-2 基于权余值法的热传导问题的有限元分析130

一、权余值法130

二、非线性热传导方程的有限元解法131

6-3 焊接温度场的数学模型134

一、一般假设135

二、薄板电弧焊136

三、厚板电弧焊137

6-4 计算机程序的编制和实例分析138

一、计算机程序框图138

二、解题步骤139

三、计算实例140

参考文献142

第七章 热象法测定焊接温度场143

7-1 热象法概述143

一、红外辐射143

三、红外成象144

二、红外探测器144

7-2 热象法测温原理及温度定标146

一、热象法测温原理146

二、温度定标148

7-3 热象法测定焊接温度场装置152

一、测定焊接温度场装置组成152

二、光学系统的设计152

三、红外探测器成象器件的选择153

四、A/D接口设计154

7-4 热象法测定温度场156

一、计算机图象处理软件设计156

二、温度场伪着色处理159

三、热象法测定温度场实例161

参考文献168

附表Ⅰ 指数函数eu169

附表Ⅱ 或然率积分函数φ(u)170

附表Ⅲ 积分指数函数E1(-u)172

附表Ⅳ 第二类虚自变数零次贝氏函数K0(u)173