本书主要介绍飞机结构的组成分析和强度分析所涉及的基本概念、基本理论、基本方法及试验验证等方面的内容。全书共11章，内容包括：飞机结构的组成分析、飞机的外载荷、飞机结构的受力分析、飞机结构的应力计算和静强度评估、飞机结构的疲劳强度、断裂力学的基本理论及应用、飞机复合材料结构强度、服役环境影响下的飞机结构强度、飞机结构的动强度、飞机结构修理中的强度分析、飞机结构地面强度试验。
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丛书序
前言
第1章 飞机结构的组成分析 001
1.1 几何不变性的概念 001
1.2 系统几何不变性的判定 004
1.2.1 自由度与约束 004
1.2.2 系统几何不变性的判定方法 007
1.3 杆系结构的组成 012
1.3.1 桁架的组成 012
1.3.2 刚架的组成 013
1.4 薄壁结构的组成 015
1.4.1 薄壁结构的概念和特点 015
1.4.2 平面薄壁结构的组成 016
1.4.3 空间薄壁结构的组成 017
习题 020
第2章 飞机的外载荷 023
2.1 飞行载荷 023
2.1.1 水平等速直线飞行载荷 024
2.1.2 机动飞行载荷 025
2.1.3 在大气紊流中的飞行载荷 027
2.2 过载 030
2.2.1 飞机的过载 030
2.2.2 飞机部件的过载 034
2.3 飞行限制参数的确定 037
2.3.1 最大使用过载的确定 038
2.3.2 最大允许速度的确定 040
2.3.3 最大升力系数的确定 042
2.4 飞行中的严重受载情况 042
2.4.1 严重受载情况的确定 043
2.4.2 严重受载情况的载荷特点 044
2.5 其他载荷情况 047
2.5.1 疲劳载荷 048
2.5.2 其他特殊情况下的载荷 049
2.5.3 环境载荷 050
习题 050
第3章 飞机结构的受力分析 053
3.1 飞机结构受力分析概述 053
3.1.1 飞机结构受力分析的目的 053
3.1.2 飞机基本结构元件的传力特性 054
3.1.3 受力分析的一般原则 057
3.1.4 飞机结构受力分析的方法和步骤 060
3.2 机翼结构的受力分析 069
3.2.1 机翼的结构特点与形式 069
3.2.2 机翼的外部载荷和内力 074
3.2.3 机翼结构的传力分析 078
3.3 机身结构的受力分析 095
3.3.1 机身结构的特点与形式 095
3.3.2 机身的外部载荷和内力 097
3.3.3 机身结构的传力分析 099
3.4 起落架结构的受力分析 102
3.4.1 起落架的布置形式和结构形式 102
3.4.2 起落架的外部载荷 104
3.4.3 起落架的传力分析 109
习题 117
第4章 飞机结构的应力计算和静强度评估 119
4.1飞机结构的应力简化计算 119
4.1.1工程梁假设 119
4.1.2 机翼结构的应力计算 120
4.1.3 机身结构的应力计算 127
4.1.4 起落架结构的应力计算 131
4.2 飞机结构应力计算的有限元法 132
4.2.1 有限元法的基本原理 133
4.2.2 有限元法的基本步骤 134
4.2.3 有限元法在飞机结构强度分析中的应用 134
4.2.4 有限元分析软件 135
4.3 飞机结构的屈服和断裂判据 138
4.4 飞机结构的刚度判据 139
4.4.1 飞机结构的刚度对飞机的影响 139
4.4.2 飞机结构的刚度要求 141
4.5 飞机结构的稳定性分析和判据 141
4.5.1 矩形平板的稳定性 142
4.5.2 受压薄壁杆件的稳定性 150
习题 154
第5章 飞机结构的疲劳强度 157
5.1 疲劳的基本概念 157
5.1.1 疲劳破坏的特征 157
5.1.2 疲劳破坏的过程 158
5.1.3 疲劳破坏的断口分析 159
5.2 金属材料的疲劳强度 162
5.2.1 疲劳应力与持久极限 162
5.2.2 材料的SN曲线 165
5.2.3 材料的等寿命曲线 167
5.3 疲劳强度的影响因素及提高措施 169
5.3.1 影响疲劳强度的因素 169
5.3.2 提高疲劳强度的措施 176
5.4 飞机结构的疲劳载荷 180
5.4.1 飞机结构承受的疲劳载荷 180
5.4.2 飞机疲劳载荷谱及其处理 181
5.5 疲劳累积损伤理论 185
5.5.1 线性累积损伤理论及其应用 185
5.5.2 修正线性累积损伤理论 189
5.6 飞机结构疲劳寿命估算 191
5.6.1 疲劳寿命的概念 191
5.6.2 疲劳寿命估算的名义应力法 192
5.6.3 疲劳寿命估算的局部应力应变法 199
5.6.4 估算裂纹形成寿命的类比法 203
习题 205
第6章 断裂力学的基本理论及应用 209
6.1 线弹性断裂力学能量原理 210
6.1.1 Griffith能量释放观点 210
6.1.2 能量平衡理论 213
6.2 裂纹尖端应力场及应力强度因子 214
6.2.1 裂纹体的三种断裂类型 214
6.2.2 平面应力与平面应变 215
6.2.3 裂纹尖端附近的应力场和应力强度因子 216
6.3 线弹性断裂准则及其应用 220
6.3.1 K断裂准则 220
6.3.2 裂纹尖端塑性区 223
6.3.3 线弹性断裂力学的适用范围 231
6.3.4 应用举例 233
6.4 疲劳裂纹扩展规律 239
6.4.1 疲劳裂纹的扩展机理 239
6.4.2 等幅载荷作用下疲劳裂纹的扩展速率 240
6.4.3 超载对裂纹扩展的延迟效应 242
6.5 疲劳裂纹扩展寿命计算 245
6.5.1 等幅载荷下裂纹扩展寿命的计算 245
6.5.2 谱载荷下裂纹扩展寿命的计算 246
6.5.3 结构断裂控制 248
6.5.4 应用举例 251
6.6 飞机结构损伤容限和耐久性评定 257
6.6.1 损伤容限和耐久性的概念 257
6.6.2 损伤容限和耐久性评定的目标 258
6.6.3 损伤容限和耐久性评定的程序 259
6.6.4 损伤容限和耐久性设计的主要内容 261
6.6.5 提高飞机结构损伤容限和耐久性特性的措施 262
6.7 弹塑性断裂力学简介 263
习题 264
第7章 飞机复合材料结构强度 266
7.1 复合材料概述 266
7.1.1 复合材料及其种类 266
7.1.2 复合材料的构造 270
7.1.3 复合材料的力学分析方法 271
7.1.4 复合材料的主要力学性能 272
7.1.5 复合材料的各种应用 274
7.2 复合材料的本构模型 276
7.2.1 平面应力下单层复合材料的应力应变关系 277
7.2.2 层合板的刚度和柔度 277
7.2.3 层合板的应力应变关系 278
7.3 复合材料的强度分析 280
7.3.1 复合材料强度理论 280
7.3.2 复合材料损伤特性 282
7.3.3 复合材料的失效分析 287
7.3.4 复合材料层合板强度的宏观力学分析 288
习题 298
第8章 服役环境影响下的飞机结构强度 299
8.1 飞机的服役环境与寿命指标 299
8.1.1 军用飞机的服役环境 299
8.1.2 飞机结构的寿命指标 302
8.2 飞机金属结构的腐蚀 303
8.2.1 金属材料的腐蚀机理303
8.2.2 飞机金属结构的常见腐蚀类型 307
8.2.3 飞机腐蚀的一般规律 313
8.2.4 腐蚀损伤对结构寿命的影响 315
8.2.5 飞机的腐蚀预防、检查与修理 315
8.3 飞机非金属材料结构的老化 322
8.3.1 高分子材料的老化机理 322
8.3.2 飞机非金属材料结构的老化类型及使用要求 325
8.4 湿热环境影响下的复合材料结构强度 328
8.4.1 湿热环境对复合材料物理性能的影响 328
8.4.2 湿热环境对复合材料力学性能的影响 330
8.4.3 湿热环境对复合材料破坏模式的影响 331
8.4.4 湿热老化效应 331
8.5 热环境影响下的飞机结构强度 334
8.5.1 飞机上的热源及其产生的影响 334
8.5.2 受热结构的蠕变 336
8.5.3 受热结构的疲劳强度 339
8.6 飞机结构安全寿命包线的基本原理与应用方法 341
8.6.1 飞机结构寿命包线的基本概念与内涵 342
8.6.2 飞机结构寿命包线的建立方法 347
8.6.3 基于寿命包线的结构剩余寿命预测方法 349
8.6.4 基于寿命包线的飞机服役使用寿命调控 352
习题 353
第9章 飞机结构的动强度 355
9.1 振动基础理论简介 355
9.1.1 单自由度系统的振动 355
9.1.2 多自由度系统的振动 361
9.1.3 连续体系统的振动 364
9.2 飞机结构的振动和噪声环境 364
9.3 液压/燃油管系结构的动强度 366
9.3.1 概述 366
9.3.2 管系振动故障模式 367
9.3.3 管系结构振动控制 369
9.3.4 管系振动故障排除 372
9.4 飞机结构的声疲劳 373
9.4.1 概述 373
9.4.2 结构声疲劳基本假定 373
9.4.3 声疲劳分析流程和方法 375
9.4.4 飞机结构的声疲劳试验 376
9.5 飞机结构的抖振 377
9.5.1 飞机抖振机理与抖振边界确定 377
9.5.2 飞机抖振预防和抖振抑制 378
9.6 飞机结构的冲击 379
9.6.1 概述 379
9.6.2 抗鸟撞设计与验证 380
9.6.3 抗冰雹设计与验证 382
9.6.4 发动机碎片 384
9.6.5 轮胎碎片和跑道碎石 385
9.6.6 结构易损性分析和战伤模拟试验 386
9.7 飞机结构的颤振 387
9.7.1 机翼弯扭颤振 387
9.7.2 机翼弯曲副翼偏转颤振 389
9.7.3 嗡鸣 391
9.8 起落架结构的动强度 391
9.8.1 起落架缓冲性能分析和落震试验 391
9.8.2 起落架摆振稳定性设计和验证 394
习题 395
第10章 飞机结构修理中的强度分析 397
10.1 飞机机体结构修理的原则 397
10.2 等强度原则在修理中的应用 398
10.2.1 计算载荷的确定 398
10.2.2 机体结构典型构件修理强度计算 399
10.3 修理中的飞机结构疲劳强度分析 409
10.4 飞机结构战时维修中的强度分析 416
10.4.1 飞机战时维修的特点 416
10.4.2 飞机结构战伤评估 418
10.4.3 飞机结构战伤维修方法 422
10.5 复合材料结构的修理 426
10.5.1 注胶与填胶修理 426
10.5.2 铺层修理 427
10.5.3 胶接连接修理 428
10.5.4 机械连接修理 429
10.6 隐身涂层的修理 429
10.6.1 隐身涂层的损伤模式 429
10.6.2 隐身涂层的修理方法 430
习题 430
第11章 飞机结构地面强度试验 432
11.1 飞机地面强度试验的意义和依据 432
11.1.1 飞机地面强度试验的意义 432
11.1.2 飞机地面强度试验的依据 433
11.2 飞机地面强度试验发展概况 433
11.2.1 静强度试验发展概况 434
11.2.2 疲劳试验发展概况 435
11.2.3 动力学试验发展概况 436
11.2.4 热强度试验发展概况 440
11.3 飞机地面强度试验分类 442
11.3.1 专业分类 442
11.3.2 性质分类 443
11.3.3 尺度分类 443
11.4 飞机地面强度试验流程 443
11.4.1 试验规划 443
11.4.2 试验设计 443
11.4.3 试验安装 444
11.4.4 试验调试 444
11.4.5 试验过程 444
11.4.6 试验总结 445
习题 445
参考文献 446
京公网安备 11010102004214号