復合材料已成為航空航天領域內(nèi)的主要結(jié)構材料 之一。本書是為飛行器設計、結(jié)構力學專業(yè)本科高年 級學生和研究生編寫的教材,包括復合材料單層板、 層合板的剛度和強度,復合材料結(jié)構力學,復合材料 連接件的設計,復合材料結(jié)構設計方法與特點等內(nèi)容 ,同時給出了飛機中央翼盒結(jié)構設計和纖維纏繞內(nèi)容 器結(jié)構設計兩個示例。
鄧忠民主編的《飛行器復合材料結(jié)構設計基礎》 主要作為高等院校本科生及研究生的教學用書,也可 作為從事飛行器復合材料結(jié)構設計與分析的工程技術 人員和研究人員的參考書。
《飛行器復合材料結(jié)構設計基礎》是在現(xiàn)有的國內(nèi)外一些復合材料結(jié)構設計、復合材料力學相關教材和資料的基礎上,結(jié)合編者鄧忠民10余年為飛行器設計專業(yè)學生主講飛行器復合材料結(jié)構設計基礎課程的體會編撰而成,希望它能為飛行器設計及其他相關的工程結(jié)構設計專業(yè)的學生掌握這方面的知識發(fā)揮一定的作用。 本書內(nèi)容包括復合材料力學、復合材料結(jié)構力學及復合材料結(jié)構設計相關內(nèi)容。復合材料力學習慣上是指復合材料的材料力學部分,這部分內(nèi)容為第2、3章;而復合材料結(jié)構(如梁、板結(jié)構等)的力學部分稱為復合材料結(jié)構力學,為第4章;5~8章則分別介紹了連接件的設計基礎、復合材料結(jié)構設計方法與特點,以及復合材料結(jié)構設計案例。
先進復合材料于20世紀60年代問世后,在航空航天結(jié)構上應用復合材料所帶來的減重效果和綜合性能顯著提高,使復合材料成為了飛行器的主要結(jié)構材料之一。
本書是在現(xiàn)有的國內(nèi)外一些復合材料結(jié)構設計、復合材料力學相關教材和資料的基礎上,結(jié)合編者10余年為飛行器設計專業(yè)學生主講飛行器復合材料結(jié)構設計基礎課程的體會編撰而成,希望它能為飛行器設計及其他相關的工程結(jié)構設計專業(yè)的學生掌握這方面的知識發(fā)揮一定的作用。
本書內(nèi)容包括復合材料力學、復合材料結(jié)構力學及復合材料結(jié)構設計相關內(nèi)容。復合材料力學習慣上是指復合材料的材料力學部分,這部分內(nèi)容為第2、3章;而復合材料結(jié)構(如梁、板結(jié)構等)的力學部分稱為復合材料結(jié)構力學,為第4章;5~8章則分別介紹了連接件的設計基礎、復合材料結(jié)構設計方法與特點,以及復合材料結(jié)構設計案例。
本書承蒙中國科學院力學研究所武曉雷研究員審閱全稿,并提出了寶貴意見,在此表示衷心的感謝。
在本書的編寫過程中,還分別得到了研究生高小軍、朱付濤、熊旭軍、李嘵旺、高陽、常振國等的支持和幫助,在此一并表示感謝。
本書的出版得到北京航空航天大學宇航學院和北京航空航天大學出版社的支持。
書中如有疏漏或錯誤,敬請讀者不吝指出,以便再版時修正。
先進復合材料于20世紀60年代問世后,在航空航天結(jié)構上應用復合材料所帶來的減重效果和綜合性能顯著提高,使復合材料成為了飛行器的主要結(jié)構材料之一。
本書是在現(xiàn)有的國內(nèi)外一些復合材料結(jié)構設計、復合材料力學相關教材和資料的基礎上,結(jié)合編者10余年為飛行器設計專業(yè)學生主講飛行器復合材料結(jié)構設計基礎課程的體會編撰而成,希望它能為飛行器設計及其他相關的工程結(jié)構設計專業(yè)的學生掌握這方面的知識發(fā)揮一定的作用。
本書內(nèi)容包括復合材料力學、復合材料結(jié)構力學及復合材料結(jié)構設計相關內(nèi)容。復合材料力學習慣上是指復合材料的材料力學部分,這部分內(nèi)容為第2、3章;而復合材料結(jié)構(如梁、板結(jié)構等)的力學部分稱為復合材料結(jié)構力學,為第4章;5~8章則分別介紹了連接件的設計基礎、復合材料結(jié)構設計方法與特點,以及復合材料結(jié)構設計案例。
本書承蒙中國科學院力學研究所武曉雷研究員審閱全稿,并提出了寶貴意見,在此表示衷心的感謝。
在本書的編寫過程中,還分別得到了研究生高小軍、朱付濤、熊旭軍、李嘵旺、高陽、常振國等的支持和幫助,在此一并表示感謝。
本書的出版得到北京航空航天大學宇航學院和北京航空航天大學出版社的支持。
書中如有疏漏或錯誤,敬請讀者不吝指出,以便再版時修正。
作者2014年9月10日
第1章 緒論
1.1 復合材料定義及其分類
1.2 復合材料結(jié)構的發(fā)展與應用
1.3 復合材料性能、結(jié)構設計的特點
第2章 單層的剛度和強度
2.1 單層的正軸剛度
2.1.1 單層的正軸應力-應變關系
2.1.2 各種復合材料的單層正軸剛度系數(shù)
2.2 單層的偏軸剛度
2.2.1 應力轉(zhuǎn)換與應變轉(zhuǎn)換關系
2.2.2 單層的偏軸應力-應變關系
2.2.3 單層的偏軸工程彈性常數(shù)
2.3 單層板的強度
2.3.1 單層板的強度指標
2.3.2 單層板的失效準則 第1章 緒論
1.1 復合材料定義及其分類
1.2 復合材料結(jié)構的發(fā)展與應用
1.3 復合材料性能、結(jié)構設計的特點
第2章 單層的剛度和強度
2.1 單層的正軸剛度
2.1.1 單層的正軸應力-應變關系
2.1.2 各種復合材料的單層正軸剛度系數(shù)
2.2 單層的偏軸剛度
2.2.1 應力轉(zhuǎn)換與應變轉(zhuǎn)換關系
2.2.2 單層的偏軸應力-應變關系
2.2.3 單層的偏軸工程彈性常數(shù)
2.3 單層板的強度
2.3.1 單層板的強度指標
2.3.2 單層板的失效準則
2.3.3 單層板的強度比方程
2.4 單層的三維應力-應變關系
2.4.1 單層的一般三維應力-應變關系
2.4.2 單層的正軸三維應力-應變關系
2.4.3 橫觀各向同性單層的正軸三維應力-應變關系
2.4.4 單層的偏軸三維應力-應變關系
2.4.5 與平面應力狀態(tài)的關系
2.4.6 單層的三維工程彈性常數(shù)
習題
第3章 復合材料層合板的剛度和強度
3.1 層合板的表示方法
3.2 一般層合板的彈性分析
3.2.1 假設
3.2.2 層合板的應力和應變關系
3.2.3 層合板的合力及合力矩
3.3 對稱層合板的剛度特性
3.3.1 單層層合板的剛度
3.3.2 各向同性對稱層合板的剛度
3.3.3 正交鋪設對稱層合板的剛度
3.3.4 斜交鋪設對稱層合板
3.4 兩種非對稱層合板的剛度
3.4.1 規(guī)則非對稱正交鋪設層合板
3.4.2 規(guī)則反對稱層合板
3.4.3 平行移軸定理
3.5 層合板的強度
3.5.1 最先一層失效強度
3.5.2 極限強度
3.5.3 層合板的濕熱效應
習題
第4章 復合材料結(jié)構分析
4.1 復合材料梁
4.1.1 復合材料結(jié)構分析的基本問題
4.1.2 復合材料層合梁分析
4.1.3 復合材料板梁分析
4.2 夾層結(jié)構分析
4.2.1 夾層板分析基礎
4.2.2 蜂窩夾層結(jié)構的工程計算
4.3 層合板的彎曲、屈曲與振動方程
4.3.1 基本假設
4.3.2 基本方程
4.4 各向異性層合圓柱殼分析
4.4.1 基本方程式
4.4.2 層合圓柱殼自由振動問題的求解l
4.4.3 正交各向異性圓柱殼在局部法向載荷下彎曲問題的求解
4.5 復合材料層合結(jié)構有限元分析
習題
第5章 復合材料連接
5.1 復合材料連接方式
5.1.1 膠接與機械連接的比較
5.1.2 接頭效率
5.2 膠接連接
5.2.1 膠接連接接頭分析
5.2.2 膠接連接設計
5.3 機械連接
5.3.1 機械連接接頭的分析
5.3.2 機械連接設計
第6章 復合材料結(jié)構設計方法與特點
6.1 復合材料結(jié)構設計步驟和要求
6.2 單層板設計特點
6.2.1 原材料的選擇
6.2.2 單層板的基本力學性能確定
6.2.3 單層板熱膨脹系數(shù)及濕膨脹系數(shù)的預測
6.2.4 單層板加工工藝
6.3 層合板設計特點
6.3.1 層合板設計的一般原則
6.3.2 工程設計方法
6.4 復合結(jié)構設計
6.4.1 設計原則
6.4.2 許用基準、許用值與安全系數(shù)的確定
6.4.3 選擇結(jié)構形式
6.4.4 結(jié)構件設計
6.4.5 典型的結(jié)構件設計
第7章 中央翼盒結(jié)構設計
7.1 機翼傳力路線設計概述
7.2 中央翼盒前、后梁結(jié)構設計
7.2.1 前梁結(jié)構設計
7.2.2 后梁結(jié)構設計
7.3 中央翼盒上、下整體壁板結(jié)構設計
7.3.1 上整體壁板結(jié)構設計
7.3.2 下整體壁板結(jié)構設計
7.4 中央翼盒翼肋結(jié)構設計
7.4.1 內(nèi)部下翼肋結(jié)構設計
7.4.2 內(nèi)部上翼肋結(jié)構設計
7.4.3 端部翼肋結(jié)構設計
7.5 中央翼盒結(jié)構強度分析
7.6 中央翼盒結(jié)構優(yōu)化設計
7.6.1 結(jié)構優(yōu)化算法和模型
7.6.2 結(jié)構優(yōu)化設計方法
7.6.3 中央翼盒結(jié)構的優(yōu)化設計
第8章 纖維纏繞的內(nèi)壓容器結(jié)構設計
8.1 平衡型網(wǎng)絡
8.2 纖維纏繞壓力容器圓筒的網(wǎng)絡分析
8.2.1 單一螺旋型纏繞圓筒
8.2.2 螺旋加環(huán)向纏繞圓簡
8.2.3 螺旋纏繞加縱向鋪放圓筒
8.2.4 縱向鋪放加環(huán)向纏繞圓簡
8.3 纖維纏繞壓力容器封頭的網(wǎng)絡分析
8.3.1 基本方程
8.3.2 平衡型等應力封頭
8.3.3 平衡型平面纏繞封頭
8.4 纖維纏繞壓力容器設計舉例
8.4.1 給定原始參數(shù)
8.4.2 圓筒段厚度計算
8.4.3 平衡型平面纏繞封頭設計
參考文獻