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第1章 绪论1

第2章 铝合金的激光焊接方法4

2.1铝合金材料4

2.2铝合金的焊接特点4

2.3铝合金常规焊接方法5

2.3.1GTAW方法（TIG）5

2.3.2 GMAW方法（MIG）6

2.3.3 PAW方法6

2.3.4 EBW方法7

2.3.5 FSW方法7

2.4铝合金激光焊简介8

2.4.1铝合金激光焊的难点8

2.4.2激光焊接设备9

2.5激光自熔焊13

2.6激光填丝焊15

2.6.1激光填丝焊的原理15

2.6.2填丝焊工艺及组织性能16

2.7激光-电弧复合焊接18

2.7.1激光-电弧复合焊接原理18

2.7.2激光-电弧复合焊的发展及应用19

2.7.3激光-电弧复合形式21

2.8铝合金激光焊接特性23

2.9铝合金激光焊常见缺陷24

2.9.1气孔24

2.9.2热裂纹25

2.9.3咬边与焊穿25

2.9.4夹渣26

2.10铝合金激光焊接发展趋势26

第3章 典型铝合金材料的激光焊接27

3.1焊前清理28

3.2铸造铝合金的激光-电弧复合焊29

3.2.1铸造铝合金29

3.2.2试件规格30

3.2.3实验设备及方法30

3.2.4焊缝形貌及组织分析31

3.2.5接头力学性能34

3.3铝合金5× × ×的激光-电弧复合焊接35

3.3.15 × × ×系铝合金35

3.3.2焊接试样准备36

3.3.3焊接参数及成型性36

3.3.4热裂倾向38

3.3.5接头微观组织39

3.3.6接头力学性能39

3.4铝合金6× × ×的激光-电弧复合焊接43

3.4.1 6× × ×系铝合金43

3.4.2试样准备及焊接参数43

3.4.3焊缝成型44

3.4.4接头微观组织45

3.4.5接头力学性能45

3.5铝合金7× × ×的激光-电弧复合焊接48

3.5.17 × × ×系铝合金48

3.5.2焊接试样准备及工艺参数48

3.5.3焊缝成型49

3.5.4热裂倾向49

3.5.5显微组织观察50

3.5.6接头力学性能50

3.6铝合金接头强化技术53

3.6.1焊后接头强化方法概述53

3.6.2激光冲击强化技术54

3.6.3超声冲击强化技术55

3.6.4焊趾修形强化技术56

3.6.5焊后热处理技术57

第4章 焊接热力过程的有限元模拟58

4.1焊接过程有限元仿真进展58

4.1.1焊接模拟理论基础59

4.1.2焊接热力场模拟进展60

4.1.3焊接过程模拟的关键技术63

4.2铝合金7075-T6焊接过程模拟66

4.2.1材料及焊件尺寸66

4.2.2单元、网格与边界条件67

4.2.3热源模型69

4.3铝合金焊接模拟流程72

4.3.1焊接变形的模拟73

4.4结果与讨论79

4.4.1温度场结果79

4.4.2应力分析82

4.4.3变形分析84

4.5结论与建议87

4.5.1铝合金焊接过程模拟结论87

4.5.2铝合金焊接过程模拟建议88

第5章 铝合金激光复合焊接头的软化89

5.1接头软化的研究进展89

5.2复合焊接头的力学性能91

5.2.1材料与方法91

5.2.2静载拉伸性能92

5.2.3微区硬度93

5.3软化行为研究94

5.3.1微观组织95

5.3.2强化相变异96

5.3.3强化元素分布99

5.4气孔影响103

5.4.1种类及来源103

5.4.2气孔率表征104

5.4.3接头的弹性模量106

5.4.4接头强度模型106

5.4.5验证与讨论108

5.5软化机理109

第6章 焊接接头的EBSD分析111

6.1多晶体织构及其表征111

6.1.1多晶体的织构111

6.1.2织构的表达112

6.2 EBSD技术的应用115

6.2.1 EBSD系统的组成115

6.2.2 EBSD技术的一般应用118

6.2.3铝合金织构特征119

6.3铝焊接头的织构120

6.3.1样品制备120

6.3.2焊缝能谱分析121

6.3.3接头的EBSD分析123

第7章 铝合金接头的疲劳性能及断裂机理134

7.1接头疲劳性能134

7.1.1 S-N疲劳寿命曲线135

7.1.2疲劳裂纹扩展速率139

7.2疲劳断裂机理145

7.2.1裂纹萌生及扩展机理145

7.2.2基于原位SEM的疲劳裂纹扩大146

7.2.3基于同步辐射成像的疲劳裂纹萌生机理149

7.2.4基于EBSD的疲劳裂纹萌生机理153

7.2.5断口形貌特征及分析156

7.3气孔致疲劳损伤161

7.3.1气孔与裂纹交互作用研究进展161

7.3.2杂交有限元的气孔行为研究162

7.3.3熔焊气孔与裂纹耦合作用171

第8章 焊接结构疲劳强度分析方法175

8.1焊接结构疲劳特点及研究进展175

8.1.1焊接结构的工艺特点175

8.1.2焊接结构的疲劳特点176

8.1.3焊接接头典型的疲劳破坏形式177

8.1.4焊接结构疲劳分析现状与进展178

8.2焊接结构疲劳分析方法179

8.2.1名义应力法及接头强度等级179

8.2.2热点应力法定义及其S-N曲线183

8.2.3等效缺口应力法186

8.3网格不敏感主S-N曲线法186

8.3.1方法概述186

8.3.2网格不敏感应力计算原理187

8.3.3等效应力计算190

8.3.4主S-N评定流程192

8.3.5主S-N曲线法实例及验证194

第9章 焊接结构疲劳断裂仿真分析199

9.1断裂力学概述199

9.1.1断裂力学的形成与发展199

9.1.2断裂力学的分类200

9.1.3裂纹扩展模式201

9.2裂纹扩展仿真研究进展202

9.2.1断裂分析研究进展202

9.2.2裂纹扩展仿真软件203

9.3焊接部件裂纹扩展分析206

9.3.1裂纹扩展分析技术与方法207

9.3.2典型结构的裂纹扩展分析212

第10章 车体结构的抗疲劳设计222

10.1常用抗疲劳设计标准222

10.1.1 AAR标准评定理论223

10.1.2 BS标准评定理论225

10.1.3 IIW标准评定理论227

10.1.4 ASME标准评定理论228

10.1.5 4种标准比较231

10.2车体疲劳分析方法232

10.2.1车体有限元分析概论232

10.2.2载荷工况及载荷谱的确定234

10.2.3 S-N曲线的选择235

10.2.4抗疲劳设计的主要流程235

10.3车体结构抗疲劳设计实例236

10.3.1货车体有限元强度校核236

10.3.2载荷谱的确定236

10.3.3重点评估部位237

10.3.4各工况结构应力分析结果237

10.3.5结果分析239

10.4技术展望239

参考文献241