飞机结构疲劳和损伤容限设计 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

内容简介

　　本书以飞机结构疲劳和损伤容限设计为中心内容，介绍飞机结构疲劳设计和结构损伤容限设计的基本原理及相关的基础理论知识，例如疲劳机理、材料的疲劳强度、断裂力学基础知识等，在此基

　　础上重点介绍飞机结构疲劳和损伤容限设计方法。考虑民用飞机和军用飞机特点，对特殊问题进行必要的介绍(个别方法的详细介绍见附录)。全书共分13章。第1章介绍飞机结构设计思想演变和

　　结构强度设计准则。第2章介绍疲劳强度机理和金属材料的疲劳强度。第3~6章介绍飞机结构疲劳设计理论基础和设计方法。第7章介绍结构损伤容限设计基本概念。第8章介绍与损伤容限设

　　计相关的断裂力学基础知识。第9~12章介绍飞机结构损伤容限设计基本方法，并对飞机典型结构实例进行损伤容限分析设计。第13章介绍飞机复合材料结构疲劳和损伤容限设计。

目录

第1章 绪 论………………………………………………………………………… 1

1.1 飞机结构设计思想的演变…………………………………………………… 1

1.2 飞机结构强度设计准则……………………………………………………… 2

第2章 疲劳破坏特性和金属材料的疲劳强度……………………………………… 6

2.1 疲劳破坏的特征……………………………………………………………… 6

2.2 疲劳破坏断口和疲劳裂纹扩展过程………………………………………… 6

2.3 疲劳应力与持久极限………………………………………………………… 8

2.4 材料疲劳性能的S N 曲线……………………………………………… 10

2.5 影响疲劳强度的一些因素…………………………………………………… 12

习 题……………………………………………………………………………… 14

第3章 飞机结构疲劳设计………………………………………………………… 15

3.1 疲劳设计的目的……………………………………………………………… 15

3.2 疲劳分析原理………………………………………………………………… 15

3.3 疲劳设计的基本步骤………………………………………………………… 16

3.4 飞机的疲劳载荷谱…………………………………………………………… 16

3.5 结构疲劳设计的一般方法…………………………………………………… 18

3.6 疲劳试验……………………………………………………………………… 24

习 题……………………………………………………………………………… 25

第4章 民用飞机结构疲劳设计方法……………………………………………… 26

4.1 疲劳分析准则………………………………………………………………… 26

4.2 结构细节疲劳设计———DFR方法………………………………………… 29

4.3 民用飞机使用载荷和载荷谱的特点………………………………………… 31

4.4 疲劳强度分析………………………………………………………………… 32

习 题……………………………………………………………………………… 32

第5章 军用飞机结构疲劳设计方法……………………………………………… 33

5.1 军用飞机载荷谱特点………………………………………………………… 33

5.2 军用飞机结构疲劳和耐久性分析…………………………………………… 35

习 题……………………………………………………………………………… 37

第6章 结构抗疲劳设计方法和要求……………………………………………… 38

6.1 结构布局和细节设计………………………………………………………… 38

6.2 材料选择原则………………………………………………………………… 39

6.3 制造工艺……………………………………………………………………… 39

6.4 防腐设计措施………………………………………………………………… 39

习 题……………………………………………………………………………… 40

第7章 结构损伤容限设计概述…………………………………………………… 41

7.1 飞机结构损伤容限设计概念………………………………………………… 41

7.2 损伤容限设计的技术目标…………………………………………………… 43

习 题……………………………………………………………………………… 44

第8章 损伤容限设计理论基础…………………………………………………… 45

8.1 裂纹面开裂类型……………………………………………………………… 45

8.2 应力强度因子………………………………………………………………… 46

8.2.1 含中心裂纹无限大板的应力场和位移场…………………………… 46

8.2.2 应力强度因子………………………………………………………… 51

8.3 裂纹尖端的塑性区…………………………………………………………… 55

8.3.1 Irwin塑性区模型…………………………………………………… 56

8.3.2 应力松弛的修正……………………………………………………… 56

8.3.3 等效裂纹长度与应力强度因子的修正……………………………… 57

8.3.4 Dugdale模型………………………………………………………… 59

8.3.5 塑性区形状…………………………………………………………… 60

8.4 能量释放率…………………………………………………………………… 64

8.4.1 能量释放率定义……………………………………………………… 64

8.4.2 能量释放率G 的计算或确定……………………………………… 66

8.4.3 能量释放率G 与应力强度因子K 的关系………………………… 68

8.5 J 积分……………………………………………………………………… 69

8.5.1 J 积分定义及其守恒性……………………………………………… 70

8.5.2 线弹性条件下J 积分与K 和G 的关系…………………………… 75

8.5.3 J 积分准则及其应用………………………………………………… 77

8.6 裂纹尖端张开位移(COD) ………………………………………………… 78

8.6.1 COD定义…………………………………………………………… 78

8.6.2 COD的计算方法…………………………………………………… 80

8.6.3 COD准则…………………………………………………………… 82

8.6.4 J 积分与COD的关系……………………………………………… 83

习 题……………………………………………………………………………… 83

第9章 飞机结构损伤容限设计…………………………………………………… 85

9.1 结构损伤容限设计要求……………………………………………………… 85

9.2 损伤容限结构类型和危险部位选择………………………………………… 86

9.2.1 损伤容限结构类型…………………………………………………… 86

9.2.2 结构设计类型的选择原则…………………………………………… 89

9.2.3 危险部位的选择……………………………………………………… 89

9.3 损伤容限设计原则和要点…………………………………………………… 91

9.4 损伤容限设计的内容和步骤………………………………………………… 94

习 题……………………………………………………………………………… 100

第10章 结构剩余强度分析……………………………………………………… 102

10.1 结构剩余强度概要………………………………………………………… 102

10.1.1 结构破坏模式和破坏准则………………………………………… 102

10.1.2 结构的剩余强度要求……………………………………………… 103

10.1.3 剩余强度载荷……………………………………………………… 104

10.2 断裂判据…………………………………………………………………… 105

10.2.1 断裂韧度…………………………………………………………… 105

10.2.2 断裂判据…………………………………………………………… 108

10.2.3 净截面屈服判据…………………………………………………… 114

10.2.4 平面应力问题的工程方法………………………………………… 114

10.3 剩余强度分析方法和步骤………………………………………………… 116

习 题……………………………………………………………………………… 118

第11章 疲劳裂纹扩展和检查周期的确定……………………………………… 119

11.1 恒幅疲劳裂纹扩展分析…………………………………………………… 119

11.2 影响疲劳裂纹扩展的主要因素…………………………………………… 124

11.2.1 应力比R(或平均应力σm)的影响……………………………… 124

11.2.2 环境影响…………………………………………………………… 128

11.2.3 加载频率的影响…………………………………………………… 135

11.2.4 材料厚度的影响…………………………………………………… 135

11.2.5 应力强度因子变程ΔK 很高和很低时裂纹扩展速率的特点…… 137

11.2.6 超载的影响………………………………………………………… 137

11.3 变幅载荷下裂纹扩展分析………………………………………………… 138

11.3.1 变幅载荷下疲劳裂纹扩展的特点………………………………… 138

11.3.2 考虑超载迟滞效应的计算模型…………………………………… 142

11.3.3 裂纹扩展寿命的计算……………………………………………… 149

11.3.4 腐蚀疲劳裂纹扩展速率的计算公式……………………………… 150

习 题……………………………………………………………………………… 152

第12章 飞机典型金属结构损伤容限设计实例……………………………………… 154

12.1 加劲板结构的断裂分析…………………………………………………… 154

12.2 机翼与机身连接接头的损伤容限设计…………………………………… 162

习 题……………………………………………………………………………… 166

第13章 飞机复合材料结构疲劳和损伤容限设计……………………………… 167

13.1 复合材料的力学性能和制造工艺特点…………………………………… 167

13.1.1 复合材料的制造工艺特点………………………………………… 167

13.1.2 复合材料的力学性能特点………………………………………… 168

13.2 复合材料疲劳与损伤特性………………………………………………… 169

13.2.1 复合材料损伤特性………………………………………………… 169

13.2.2 复合材料疲劳特性………………………………………………… 175

13.2.3 复合材料结构疲劳和损伤的主要特点…………………………… 177

13.3 复合材料结构疲劳设计…………………………………………………… 177

13.3.1 复合材料层合板的疲劳特性……………………………………… 177

13.3.2 疲劳寿命估算方法………………………………………………… 178

13.3.3 复合材料结构疲劳载荷谱的特点………………………………… 179

13.3.4 复合材料疲劳寿命分散性………………………………………… 180

13.4 复合材料结构损伤容限设计……………………………………………… 182

13.4.1 复合材料损伤容限设计要求的演变……………………………… 182

13.4.2 复合材料结构损伤扩展设计概念………………………………… 183

13.4.3 复合材料剩余强度预测方法……………………………………… 184

13.4.4 军用飞机复合材料结构损伤容限设计要求……………………… 187

13.4.5 民用飞机复合材料结构损伤容限设计与验证…………………… 188

习 题……………………………………………………………………………… 194

附录A ……………………………………………………………………………… 195

A.1 可靠性准则………………………………………………………………… 195

A.2 确定DFR的方法………………………………………………………… 198

A.3 标准S N 曲线…………………………………………………………… 199

附录B ……………………………………………………………………………… 203

B.1 地—空—地循环特性……………………………………………………… 203

B.2 疲劳强度分析……………………………………………………………… 205

参考文献……………………………………………………………………………… 209

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