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第1章 绪论 1

1.1 激光及其复合能场焊接技术 1

1.1.1 激光焊接技术简介 1

1.1.2 激光-电弧复合焊接技术简介 4

1.1.3 磁场辅助焊接技术简介 7

1.2 焊接变形与应力 12

1.2.1 变形与残余应力模拟方法 12

1.2.2 变形与残余应力测量方法 14

1.3 焊接接头的腐蚀疲劳性能 15

1.3.1 奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀疲劳裂纹萌生 15

1.3.2 奥氏体不锈钢焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展 17

1.4 厚板窄间隙叠层焊接 18

1.4.1 厚板窄间隙叠层电弧焊接 18

1.4.2 厚板窄间隙叠层激光焊接 19

1.4.3 厚板窄间隙叠层激光-电弧复合焊接 20

参考文献 21

第2章 多能场复合焊接能量耦合协同作用机理 24

2.1 多能场复合焊接三维瞬态耦合数学模型 24

2.1.1 建模难点及解决方法 24

2.1.2 控制方程 26

2.1.3 边界条件 28

2.1.4 数值计算流程 31

2.2 电弧-磁场复合焊接复合等离子体行为及其机理 32

2.2.1 磁场对电弧桥接能力的调控作用 32

2.2.2 磁场对电弧焊接热效率的影响机理 33

2.2.3 磁场对斜电极电弧等离子体运动的作用机理 34

2.3 激光-电弧复合焊接复合等离子体行为及其机理 35

2.3.1 复合等离子体的瞬态性特征 35

2.3.2 激光冷却电弧等离子体效应 36

2.3.3 激光促进起弧和稳弧作用机理 38

2.4 激光-电弧-磁场多能场能量耦合作用机理 40

2.4.1 磁场对复合等离子体行为的影响 40

2.4.2 多能场复合焊接能量耦合作用机理 41

参考文献 45

第3章 激光焊接中的热-相变-弹塑性模型 47

3.1 峰值指数递增-双锥体热源模型及相变过程分析 47

3.1.1峰值指数递增-双锥体热源模型 47

3.1.2 PII-DC热源模型参数的确定 49

3.1.3 考虑PII-DC热源的温度场有限元理论模型的构建 50

3.1.4 温度场有限元集成实现 52

3.1.5 激光焊接相变过程分析 54

3.2 考虑固态相变与析出强化的热-相变-弹塑性有限元模型 57

3.2.1 焊接热-弹塑性有限元理论模型 57

3.2.2 固态相变对应力场影响机理 61

3.2.3 析出强化对屈服强度影响机理 64

3.2.4 基于径向返回算法的应力快速更新方法 65

3.2.5 材料Jacobian矩阵 68

3.2.6 热-相变-弹塑性有限元模型的实现 69

3.3 热-相变-弹塑性有限元模型验证与分析 72

3.3.1 热源模型试验验证与分析 72

3.3.2 固态相变模型试验验证与分析 75

3.3.3 应力场试验验证与分析 79

3.3.4 固态相变及析出强化对残余应力的影响 82

参考文献 85

第4章 激光-电弧-磁场复合焊接组织形成机理 87

4.1 激光-电弧-磁场复合焊接焊缝铁素体形成机理 87

4.1.1 多能场复合焊接焊缝中的铁素体调控 87

4.1.2 多能场复合焊接焊缝铁素体形成机理研究 89

4.2 激光-电弧-磁场复合焊接焊缝晶粒取向形成机理 94

4.2.1 多能场复合焊接焊缝晶粒取向调控 94

4.2.2 多能场复合焊接焊缝晶粒取向形成机理 98

参考文献 101

第5章 激光-电弧-磁场复合焊接接头腐蚀疲劳性能调控机制 103

5.1 激光-电弧-磁场复合焊接焊缝腐蚀疲劳裂纹萌生行为及调控 103

5.1.1 腐蚀疲劳裂纹萌生寿命测试 103

5.1.2 腐蚀疲劳裂纹萌生行为 105

5.1.3 腐蚀疲劳裂纹萌生寿命调控机制 107

5.2 激光-电弧-磁场复合焊接焊缝腐蚀疲劳裂纹扩展行为及调控 113

5.2.1 腐蚀疲劳裂纹扩展速率测试 113

5.2.2 腐蚀疲劳裂纹扩展行为 113

5.2.3 腐蚀疲劳裂纹扩展速率调控机制 118

参考文献 124

第6章 厚板窄间隙多能场复合叠层焊接工艺 126

6.1 窄间隙条件下电弧动态行为 126

6.1.1 焊接电流对电弧动态行为的影响 126

6.1.2 光丝间距对电弧动态行为的影响 127

6.2 窄间隙条件下熔滴过渡行为 127

6.2.1 焊接电流对熔滴过渡的影响 127

6.2.2 光丝间距对熔滴过渡的影响 129

6.3 40mm厚板窄间隙多能场复合焊接 130

6.3.1 焊接工艺 130

6.3.2 微观组织 132

6.3.3 力学性能 134

参考文献 137