焊接结构学教材解读

求解（弹性和塑性阶段的）应力和应变
3.2.3 焊接引起的应力与变形
2.4.2 电极的加热与熔化
知识点：电阻热的作用（焊丝和焊条上的温度场计算）、电 弧加热焊丝、电极熔化速度
2.4.3 焊接熔池模型（知识拓展内容）
知识点：控制方程组反映能量守恒、动量守恒及流体的连续 和不可压缩性、体积力、边界条件的确定
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《焊接结构学》教材的重点及难点
第三章 焊接应力与变形 3.1 内应力的产生 3.2 焊接应力与变形的形成过程 3.3 焊接残余应力 3.4 焊接残余变形 3.5 焊接残余应力与变形的测量和调控
3.2.1 简单杆件的应力与变形

知识点：自由变形、外观变形、内部变形及其相互关系，弹性范围
内的应力应变关系（胡克定律）
3.2.2 不均匀温度场作用下的应力与变形

知识点：平截面假设及其适用范围、长板条中心加热条件下弹性阶
段和塑性阶段的应力平衡条件（截面内应力之和为零）、板边加热
时的应力平衡条件（截面内的合力及合力矩为零）、利用平衡条件
2.1 基本概念与基本原理 2.2 焊接温度场 2.3 焊接热循环 2.4 熔化区域的局部热作用
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第二章 焊接热过程 内容解读
2.1 基本概念与基本原理
2.1.1 电弧焊热过程概述
知识点：产热机构、散热机构、热量传递方式
2.1.2 热传播基本定律
知识点：傅立叶定律、牛顿定律、斯蒂芬-波尔兹曼定律、 导热微分方程及三类边界条件
难点：集中热源作用点为数学上的奇异点，其温度值为无穷
大，解释集中热源的实用范围及其局限性。
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第二章 焊接热过程 内容解读
2.2 焊接温度场 2.2.3 高斯分布热源作用下的温度场 知识点：高斯热源分布函数、瞬时高斯热源作用下的温度场
（分布热源的空间积分、热源集中系数与时间常数的转换）、 移动高斯热源作用下的温度场（瞬时高斯热源按时间积分）、 带状热源（一维高斯分布热源） 2.2.4 快速移动大功率热源作用下的温度场 知识点：快速移动条件的界定（热源移动速度大于热量传播 速度，将高维问题将为低维问题进行求解）、温度场的数学 表达 2.2.5 热饱和与温度均匀化 知识点：热饱和的概念、温度均匀化的概念、均匀化时间的 计算方法（热沉的引入及叠加原理的应用）
2.1.3 焊接热源
知识点：焊接过程中可能涉及到的热源类型、焊接热源的有 效热功率、构件几何尺寸的简化、焊接热源模型
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第二章 焊接热过程 内容解读
2.1 基本概念与基本原理 2.1.3 焊接热源
焊接热源的有效热功率
1. 热效率系数的定义 2. 有效热功率的数学表达
构件几何尺寸的简化
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第二章 焊接热过程 内容解读
2.3 焊接热循环 2.3.1 焊接热循环及其主要参数
知识点：焊接热循环的定义、热循环主要参数（加热速度、 最高加热温度、相变温度以上停留时间、冷却速度t8/5）
2.3.2 焊接热循环参数的计算
知识点：最高加热温度计算、相变温度以上停留时间的计算、 瞬时冷却速度的计算
适用对象：
1. 焊接技术与工程专业本科生教学； 2. 材料成形及控制工程专业焊接方向的本科生教学； 3. 供从事焊接工作的工程技术人员参考。
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《焊接结构学》教材内容构成
第一章 绪论（方洪渊） 第二章 焊接热过程（方洪渊） 第三章 焊接应力与变形（方洪渊） 第四章 焊接接头（董俊慧） 第五章 焊接结构的脆性断裂（刘雪松） 第六章 焊接接头和结构的疲劳强度（刘雪松） 第七章 焊接结构类型及其力学特点（王文先） 第八章 焊接结构设计（王文先）
《焊接结构学》教材解读
教材特点及适用对象 教材内容构成 教材的重点及难点 对教学内容的把握及建议
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《焊接结构学》教材特点及适用对象
教材特点：
1. 力求理论联系实际，突出基本问题。 2. 注重思路和能力的培养。 3. 适当反映国内外的最新研究成果和发展趋势。 4. 增加了焊接热过程方面的相关知识。
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第三章 焊接应力与变形 内容解读
3.1 内应力的产生 3.1.1 内应力及其产生原因
知识点：内应力的特点及分类、热应力及其产生 原因、相变应力
3.1.2 热应变与相变应变
知识点：热应变与相变应变的概念、“屈服强度 滞后”现象
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第三章 焊接应力与变形 内容解读
3.2 焊接应力与变形的形成过程
1. 半无限体 2. 无限大板 3. 无限长杆
焊接热源模型
1. 集中热源模型（点、线、面热源模型） 2. 分布热源模型（高斯热源模型、双椭球热源模型）
7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二章 焊接热过程 内容解读
2.2 焊接温度场
2.2.1 瞬时固定热源作用下的温度场
知识点：基本假设、瞬时点热源作用于半无限体时的温度场、 瞬时线热源作用于无限大板时的温度场、表面散热情况的处
2.3.3 多层焊接时的热循环
知识点：长段多层焊的热循环特点及作用—后热处理、短段 多层焊的热循环特点及作用—预热焊接
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第二章 焊接热过程 内容解读
2.4 熔化区域的局部热作用 2.4.1 热平衡和热源密度
知识点：有效热功率的估算方法、热流密度的概念、相同线 能量条件下熔化情况的差异说明计算模型的局限性
理、瞬时面热源作用于无限长杆时的温度场、叠加原理及其
应用条件（线性问题）
2.2.2 连续移动集中热源作用下的温度场
知识点：半无限体上的移动点热源作用下的温度场（固定坐 标系与移动坐标系的关系、准稳态温度场的概念）、无限大
板上移动线热源作用下的温度场（极限状态的概念及极限状
态方程）、无限长杆上移动面热源作用下的温度场
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《焊接结构学》教材的知识点、重点及难点
第一章 绪论 本章知识点
1. 焊接结构的特点（六条优点及三条缺点） 2. 构件焊接性的概念（重点） 3. 影响构件焊接性的因素
教学目的
帮助学生建立构件焊接性的概念，阐明焊接问题 的复杂性，解决问题的可能性。
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《焊接结构学》教材的重点及难点
第二章 焊接热过程