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目录1

第一篇 焊接结构设计基础5

第一章 焊接结构材料5

第一节 金属材料5

一、金属材料的分类5

二、金属材料的选择原则6

三、强度钢8

四、耐热钢10

五、低温钢12

六、不锈钢14

七、复层钢15

八、耐候钢16

九、钛和钛合金17

十、铝和铝合金18

十一、镍和镍合金19

十二、铜和铜合金20

第二节 焊接材料21

一、焊接材料的分类21

二、焊条21

三、焊丝23

四、焊剂23

五、管状焊丝23

参考文献24

第二章 容许应力符号说明25

第一节 母材的容许应力25

一、建筑结构用钢25

二、起重机结构件用钢26

三、铁路桥梁结构用钢27

四、船体结构用钢28

五、压力容器用钢28

第二节 焊缝的容许应力28

一、确定焊缝容许应力的原则28

二、焊缝容许应力28

第三节 母材及焊接接头的疲劳容许应力30

一、建筑钢结构30

二、超重机金属结构32

三、铁路钢桥结构35

第四节 结构设计方法概述43

第五节 容许应力法和概率设计法简介43

一、容许应力法43

二、全概率设计法及近似概率设计法44

参考文献46

第三章 焊接应力与变形符号说明47

第一节 焊接应力与变形的产生原因47

一、焊接温度场47

二、内应力、焊接应力48

三、焊接应力与变形的形成过程49

四、影响焊接应力与变形的主要因素50

第二节 焊接残余变形及其估算50

一、焊接变形的分类50

二、焊接变形对结构的影响50

三、焊接变形的估算51

第三节 焊接残余变形的预防和矫正55

一、设计措施55

二、工艺措施56

一、焊接残余应力的分布58

第四节 焊接残余应力及其影响58

三、焊接变形的矫正58

二、残余应力对结构性能的影向62

第五节 焊接残余应力的调节和消除63

一、设计措施63

二、工艺措施64

三、消除残余应力的必要性65

四、焊后消除内应力的方法65

第六节 焊接残余应力的测定66

一、机械方法66

二、物理方法68

参考文献69

二、影响焊接接头性能的因素70

一、焊接接头的作用与组成70

第一节 焊接接头的基本概念70

符号说明70

第四章 焊接接头的设计与计算70

第二节 焊接接头的型式71

一、熔化焊接头72

二、熔化焊的特种接头74

三、电阻焊接头77

四、特种焊接头78

第三节 焊接接头的设计与计算80

一、焊接接头的设计要点80

二、焊接接头强度计算83

三、铆焊联合接头94

第四节 铆钉和螺栓连接的计算95

一、铆钉和普通螺栓连接95

二、高强螺栓连接98

第五节 焊接接头中的应力分布99

一、对接接头中的应力分布100

二、正面角焊缝接头中的应力分布101

三、侧面角焊缝接头中的应力分布103

四、正、侧面联合角焊缝接头中的应力分布104

五、十字接头焊缝中的应力分布106

六、断续角焊缝中的应力分布107

七、点焊接头中的应力分布108

参考文献109

第五章 焊接结构的破坏110

第一节 概述110

一、焊接结构的破坏情况110

二、焊接裂纹111

三、断裂力学的应用113

一、低温脆性断裂118

第二节 脆性断裂118

二、高温脆性断裂123

三、中子辐照脆性128

四、氢脆129

第三节 腐蚀破坏132

一、腐蚀原理132

二、腐蚀形态及防止132

三、腐蚀的设计控制135

第四节 疲劳破坏136

一、疲劳破坏136

二、疲劳方式和特征137

三、疲劳断裂的设计控制143

第五节 焊接结构的安全可靠性151

一、失效分析151

二、焊接结构分类152

三、用可靠性概率设计理论设计焊接结构153

四、建立完整的焊接结构强度概念154

参考文献155

第六章 焊接结构的生产过程156

第一节 焊接结构生产过程简介156

一、工艺流程方框图156

二、主要工艺过程156

第二节 焊接结构的工艺性160

一、金属材料的焊接性160

二、金属材料的选择和利用160

五、合理布置焊缝161

六、合理的装配焊接顺序161

四、合理的结构形式161

三、合理划分结构的零部件161

七、采用工夹具与胎架的可能性162

八、选用先进的焊接方法与工艺162

九、组织批量生产162

第三节 各种焊接方法的特点和应用162

一、焊接方法的本质和分类162

二、熔化焊接方法162

三、固相焊接方法171

四、钎焊173

第四节 某些结构的特殊工艺要求175

一、耐蚀复合板结构的工艺要求175

二、低合金耐蚀钢结构的工艺要求175

三、高尺寸精度要求的构件的工艺要求176

参考文献177

第二节 焊接结构质量评价178

二、焊接结构检验过程178

一、焊接接头的质量要求178

第一节 焊接结构质量检验的目的与过程178

一、焊接结构检验的目的178

第七章 焊接结构检验178

二、焊接接头质量的评价方法180

第三节 焊接缺陷及检测方法181

一、焊接缺陷种类和试验检测方法181

二、焊接缺陷对接头性能的影响181

第四节 焊缝中常见缺陷181

第五节 无损探伤方法182

一、概述182

二、主要探伤方法182

三、无损探伤的可靠性188

第六节 焊接结构尺寸的控制与检验189

参考文献192

第二篇 基本构件的设计与计算符号说明195

第八章 焊接梁197

第一节 梁的功能与作用力197

第二节 梁的形式197

第三节 焊接梁的截面设计199

一、梁高的确定199

二、腹板尺寸的确定200

三、翼缘板尺寸的确定201

四、焊接梁截面的验算202

第四节 梁的稳定性204

一、整体稳定性204

二、局部稳定性206

第五节 变截面焊接梁211

第六节 翼缘焊缝的设计212

第七节 梁腹板开孔的设计213

第八节 梁的扭转214

一、自由扭转215

二、约束扭转219

第九节 焊接梁的拼接221

一、工厂拼接221

二、安装拼接222

第十节 梁与梁的连接及梁与支撑的连接222

第十一节 梁的支承224

一、梁的简单支承225

二、梁的刚性支承227

第十二节 梁的塑性设计设计例题228

第三节 中心受压实腹柱的计算和构造233

一、中心受压实腹柱的整体稳定233

第一节 柱的作用和构造233

第二节 柱的截面型式233

第九章 焊接柱233

二、中心受压实腹柱的局部稳定238

三、中心受压实腹柱的设计步骤240

第四节 中心受压格构柱的计算和构造241

一、强度计算242

二、整体稳定计算242

三、单肢稳定242

四、刚度要求242

五、缀条、缀板和横隔242

六、设计步骤243

第五节 偏心受压实腹柱的计算和构造245

二、弯矩作用平面内的稳定246

一、强度计算246

三、弯矩作用平面外的整体稳定247

四、偏心受压实腹柱的局部稳定253

第六节 偏心受压格构柱的计算和构造254

一、弯矩作用平面内的稳定计算254

二、单肢稳定和缀材计算256

三、弯矩作用平面外的稳定计算256

四、刚度要求256

第七节 柱与梁的连接256

第八节 柱脚258

一、中心受压柱的柱脚258

二、偏心受压柱的柱脚259

二、桁架的形式262

一、桁架的作用262

第一节 桁架的作用和形式262

第十章 焊接桁架262

第二节 桁架杆件的计算263

一、荷载分析263

二、截面型式选择265

三、计算长度及容许长细比267

第三节 焊接桁架的节点计算269

一、节点设计原则269

二、节点计算270

第四节 焊接桁架的支座274

一、平板支座274

二、弧形支座275

三、辊轴支座275

设计例题275

第一节 概述279

第十一章 焊接框架279

第二节 框架的计算简图及有关规定280

一、计算简图280

二、主要尺寸的确定281

三、计算假定282

第三节 框架的计算荷载及内力组合282

一、计算荷载282

二、内力组合283

第四节 框架的内力分析284

一、分析原则284

二、分析方法284

第五节 框架的稳定性287

第六节 框架节点293

符号说明296

第十二章 焊接容器296

第一节 容器的种类及基本元件298

一、容器的种类及其工作条件298

二、容器的基本组成298

第二节 薄壁容器的设计与计算298

一、内压圆筒和球壳的计算298

二、外压圆筒和球壳的计算307

三、封头、变径段及平盖设计318

第三节 厚壁容器的设计与计算330

一、单层厚壁圆筒的强度计算330

二、双层厚壁圆筒的强度计算333

三、剖分式圆筒的强度计算335

四、厚壁容器顶盖和底盖的计算335

参考文献（第二篇 ）336

一、结构特点341

第一节 机械结构的特点341

第三篇 焊接结构341

第十三章 机械焊接结构341

符号说明341

二、刚度评定342

三、适用范围343

第二节 刚度设计343

一、常用计算公式343

二、单位惯性矩设计法346

三、按铸件设计焊接结构的方法350

四、按刚度条件设计焊接底座的方法352

第三节 断面形状和壁厚设计355

一、断面形状的经济性355

二、断面形状设计举例355

四、壁板孔对刚度的影响359

三、断面宽高比b/h的选择359

五、壁厚设计361

六、断面形状畸变问题363

第四节 加强肋设计364

一、常用加强肋364

二、对角肋367

三、立柱加强肋369

四、床身加强肋369

第五节 联接结构的设计372

一、提高接触刚度的措施372

二、联接凸缘的设计373

三、联接螺钉的设计375

一、提高固有频率的措施378

第六节 提高动刚度和热刚度的措施378

二、控制薄壁颤振的措施380

三、提高减振能力的措施383

四、钢板－混凝土结构减振387

五、提高热刚度的措施387

第七节 机械结构焊接设计392

一、钢板预加工的技术要求392

二、机械结构的焊缝设计396

三、机械焊接结构工艺设计400

第八节 机器大件焊接结构设计407

一、机器大件焊接结构类型408

二、机器大件焊接结构举例409

三、机器大件结构设计要点419

一、箱体423

第九节 一般零件的焊接结构设计423

二、壳体和筒体425

三、齿轮427

四、皮带轮和飞轮428

五、轴承座及支架432

六、其它零件436

参考文献437

第十四章 起重机械438

第一节 概述438

一、起重机分类438

二、起重机的基本参数和设计步骤438

三、起重机的工作类型438

四、荷载及其组合440

一、通用桥式起重机的焊接结构443

第二节 典型起重机的焊接结构443

六、结构刚度的规定443

五、材料443

二、造船厂大型龙门起重机的焊接门架结构447

三、岸边集装箱装卸桥448

四、汽车起重机伸缩臂架的焊接结构449

五、门座起重机451

六、塔式起重机456

参考文献460

第十五章 容器结构461

符号说明461

第一节 概述461

一、容器的应用461

二、容器设计的基本要求461

三、容器材料461

二、结构设计462

第二节 塔器462

一、概述462

三、设计计算471

四、材料选择477

第三节 球罐479

一、概述479

二、结构设计482

三、设计计算490

四、材料选择495

第四节 反应釜497

一、概述497

二、结构设计497

三、设计计算504

二、结构设计505

一、概述505

四、材料选择505

第五节 换热器505

三、设计计算510

四、材料选择512

第六节 核反应堆容器513

一、概述513

二、结构设计513

三、设计计算521

四、材料选择526

参考文献529

一、分类及用途531

二、受力状态531

三、作用在车辆上的力的计算531

第一节 铁路车辆概述531

第十六章 铁路车辆531

四、材料533

五、金属零件的容许应力533

第二节 车体钢结构534

一、车体的一般结构形式534

二、车体承载特点534

三、车体计算536

四、铁路车辆中车体及底架结构形式举例536

第三节 货车与客车542

一、货车和客车车体中构件的断面形式和结点构造542

二、中梁的合理断面形式543

三、提高底架中、枕梁结点心盘区的可靠性545

第四节 罐车和凹底平车546

一、罐车546

二、凹底平车550

参考文献552

第十七章 建筑结构554

第一节 高层建筑结构554

一、高层建筑结构体系554

二、高层建筑结构设计计算原则558

三、抗震设计要点560

四、构件截面型式和节点构造介绍561

第二节 网架结构566

一、平板网架的结构体系566

二、平板网架设计570

三、平板网架计算原则572

四、网架结构的节点构造572

五、网架结构的制造与安装575

二、塔桅结构选型和构造578

第三节 塔桅结构578

一、塔桅结构的分类和应用578

三、塔桅结构的计算原则584

第四节 水工金属结构586

一、水工金属结构范围和应用586

二、闸门的类型586

三、闸门的计算方法586

四、平面闸门593

五、弧形闸门598

六、人字闸门600

七、输水管道601

参考文献602

一、船舶的主要性能和要求603

第一节 概述603

符号说明603

第十八章 船体焊接结构603

二、船舶的分类605

三、船体及其基本结构608

第二节 船体钢材与焊接材料613

一、船体钢材的要求613

二、船体钢材的分类614

三、船体结构选用的钢材级别614

四、焊接材料615

第三节 船体焊接结构设计617

一、船体焊接结构设计的要求与方法617

二、船体焊接结构设计程序618

三、几类典型板架结构的设计618

一、甲板开口的设计641

第四节 重要结构的设计641

二、甲板边板与舵侧顶板的连接643

三、船端结构设计644

第五节 制造工艺649

一、现代船舶建造概貌649

二、船体分段划分651

三、胎架设计654

四、船体结构的焊接654

参考文献659

附录663

附录一 中华人民共和国国家标准——焊缝代号663

附录二 中华人民共和国国家标准——手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸676

附录三 中华人民共和国国家标准——埋弧焊焊接接头的基本型式与尺寸682

附录四 有关标准代号及名称688

附录五 中华人民共和国法定计量*单位及其换算法（摘录）691

附录六 金属材料的化学成分和机械性能695

附表6-1碳素钢的化学成分和机械性能695

附表6-2低合金强度钢的化学成分和机械性能696

附表6-3耐热钢的化学成分和机械性能700

附表6-4低温钢的化学成分与机械性能704

附表6-5不锈钢的化学成分和机械性能706

附表6-6耐候钢的化学成分与机械性能710

附表6-7钛及钛合金的化学成分和机械性能712

附表6-8铝及铝合金的化学成分和机械性能714

附表6-9镍及镍合金的化学成分和机械性能716

附表6-10铜及铜合金的化学成分和机械性能718

附录七 焊接材料的化学成分与机械性能720

附表7-1结构钢焊条简表720

附表7-2钼和铬钼耐热钢焊条简表726

附表7-3不锈钢焊条简表730

附表7-4低温钢焊条简表736

附表7-5堆焊焊条简表736

附表7-6铜及铜合金焊条简表740

附表7-7镍及镍合金焊条简表740

附表7-8铝及铝合金焊条简表741

附表7-9特殊用途焊条简表741

附表7-10钢焊丝简表742

附表7-11硬质合金堆焊焊丝简表744

附表7-12铜及铜合金焊丝简表745

附表7-13铝及铝合金焊丝简表745

附表7-14焊剂简表746

附表7-15管状焊丝简表748