結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
定 價(jià)：78 元
叢書名：空天力學(xué)系列教材
- 作者：李道奎主編
- 出版時(shí)間：2017/2/1
- ISBN：9787030511416
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：V214
- 頁碼：329
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
本書立足于介紹考慮基本力學(xué)原理和航天工程中各種實(shí)際約束情況下的飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
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本書所說的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是指導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。飛行器的結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)是保證其他分系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響到其他分系統(tǒng)以及整個(gè)飛行器系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和性能的優(yōu)劣。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是飛行器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造的過程，需要設(shè)計(jì)人員既要對(duì)現(xiàn)有的各種相關(guān)飛行器結(jié)構(gòu)有一定的了解，又要掌握現(xiàn)代的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法；同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又是一項(xiàng)具有嚴(yán)格要求的工作，創(chuàng)造的成果“飛行器結(jié)構(gòu)”既要滿足強(qiáng)度、剛度、尺寸穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)要求，還要滿足其他各種設(shè)計(jì)約束條件。本書正是從這兩個(gè)方面出發(fā)，既介紹飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理與方法，也介紹飛行器結(jié)構(gòu)典型部件結(jié)構(gòu)形式，最后還對(duì)包含作者近些年研究成果的先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行介紹，力求讓學(xué)習(xí)本書的人員掌握飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法，初步具有對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的能力。
本書是高等院校飛行器設(shè)計(jì)、固體力學(xué)等學(xué)科本科生或研究生的教材。全書共11章。前3章為本書第一部分。第1章從整體上介紹飛行器結(jié)構(gòu)的概念與組成、研制過程、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容；第2章以飛行器常見結(jié)構(gòu)中較為簡單的桿系結(jié)構(gòu)為例，介紹飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析的基本原理與基本方法；第3章介紹與飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論與分析方法，包括彈性力學(xué)基本理論、飛行器結(jié)構(gòu)中常用的梁板殼理論、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)理論、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理論、熱彈性理論等，在數(shù)值求解方法部分主要介紹有限元方法基本原理、結(jié)構(gòu)分析模型的建立、結(jié)構(gòu)靜力分析、模態(tài)分析、動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析、熱變形及熱應(yīng)力分析等內(nèi)容。第4～8章為本書第二部分。這一部分以彈翼、彈身、推進(jìn)劑貯箱、中心承力筒和密封艙等為例，介紹飛行器中典型構(gòu)件或部件的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法。第9～11章為本書第三部分，分別介紹現(xiàn)代飛行器中常用結(jié)構(gòu)——復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法、現(xiàn)代飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、體現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和極具應(yīng)用前景的CAD/CAE-體化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法等。本書內(nèi)容繁簡得當(dāng)、寫作精練易懂、與工程實(shí)際結(jié)合緊密。傳統(tǒng)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、傳統(tǒng)與現(xiàn)代材料、結(jié)構(gòu)理論與工程應(yīng)用等方面在書中均有涉及，各高�？梢愿鶕�(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)選擇性地講解其中內(nèi)容，有利于教師組織教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)。
參加本教材編寫的有李道奎、李謹(jǐn)、張瑞明和沈重，李道奎任主編。其中李道奎編寫第1～7章，張瑞明編寫第8章，李謹(jǐn)編寫第9章和第10章，沈重編寫第11章，最后由李道奎統(tǒng)稿。本書在編寫過程中，參考了一些同類優(yōu)秀教材并引用了其中部分內(nèi)容，得到了國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)許多同志的支持與幫助，特別是得到了負(fù)責(zé)錄入和校對(duì)的老師和研究生的幫助，在此一并表示感謝。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 飛行器結(jié)構(gòu)的概念與組成 1
1.2.1 飛行器結(jié)構(gòu)的概念與分類 1
1.2.2 飛行器結(jié)構(gòu)的形式與組成 2
1.3 飛行器結(jié)構(gòu)的研制過程 5
1.3.1 火箭、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)的研制過程 5
1.3.2 航天器結(jié)構(gòu)的研制過程 7
1.4 飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要工作 12
1.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與原則 12
1.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 15
1.4.3 構(gòu)型設(shè)計(jì) 17
1.4.4 結(jié)構(gòu)形式、材料和連接方式的選擇 17
1.4.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 20
1.5 飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì) 21
1.5.1 強(qiáng)度準(zhǔn)則 22
1.5.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)證 25
第2章 桿系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 28
2.1 引言 28
2.2 桿系結(jié)構(gòu)簡介 28
2.2.1 桿系結(jié)構(gòu)的形式 28
2.2.2 桿系結(jié)構(gòu)的功能 29
2.2.3 桿系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 29
2.2.4 桿系結(jié)構(gòu)的材料 30
2.3 桿系結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)型設(shè)計(jì)與選材 30
2.3.1 整體構(gòu)型的選型設(shè)計(jì) 30
2.3.2 整體構(gòu)型的布局優(yōu)化設(shè)計(jì) 31
2.3.3 桿系結(jié)構(gòu)的選材 33
2.4 桿件的設(shè)計(jì) 35
2.4.1 桿件設(shè)計(jì)方法 35
2.4.2 火箭桿式級(jí)間段的桿件設(shè)計(jì) 36
2.5 桿系結(jié)構(gòu)的接頭設(shè)計(jì) 42
2.5.1 接頭設(shè)計(jì)方法 42
2.5.2 火箭桿式級(jí)間段的接頭設(shè)計(jì) 44
2.6 桿系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 45
2.6.1 作為主結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 45
2.6.2 作為次結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 47
2.7 桿系結(jié)構(gòu)的分析 48
2.7.1 桿系的幾何不變性 48
2.7.2 靜定桿系結(jié)構(gòu)分析 52
2.7.3 靜不定桿系結(jié)構(gòu)分析 60
2.7.4 薄壁桿件理論簡介 67
第3章 飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)理論與分析方法 71
3.1 引言 71
3.2 飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)理論及其解析求解 71
3.2.1 彈性力學(xué)理論 72
3.2.2 梁理論 74
3.2.3 板殼理論 76
3.2.4 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)理論 84
3.2.5 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性理論 87
3.2.6 熱彈性理論 91
3.3 飛行器結(jié)構(gòu)分析 95
3.3.1 結(jié)構(gòu)有限元方法的基本原理 95
3.3.2 結(jié)構(gòu)分析模型的建立 99
3.3.3 結(jié)構(gòu)靜力分析 104
3.3.4 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析 108
3.3.5 結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析 115
3.3.6 結(jié)構(gòu)熱變形及熱應(yīng)力分析 120
第4章 彈翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 123
4.1 引言 123
4.2 彈翼的功用與設(shè)計(jì)要求 123
4.2.1 彈翼的功用 123
4.2.2 彈翼的設(shè)計(jì)要求 124
4.3 彈翼的結(jié)構(gòu)形式 125
4.3.1 骨架蒙皮式彈翼 125
4.3.2 整體壁板式彈翼 127
4.3.3 夾層結(jié)構(gòu)式彈翼 129
4.4 彈翼的傳力分析 131
4.4.1 傳力分析的概念 131
4.4.2 單梁式彈翼的傳力分析 132
4.5 骨架蒙皮式彈翼的設(shè)計(jì) 140
4.5.1 翼梁的設(shè)計(jì) 141
4.5.2 翼肋的設(shè)計(jì) 142
4.5.3 桁條的設(shè)計(jì) 144
4.5.4 蒙皮和屏格尺寸的設(shè)計(jì) 145
4.5.5 彈翼的校核計(jì)算 146
4.6 其他形式彈翼的設(shè)計(jì) 146
4.6.1 小展弦比整體壁板式彈翼的設(shè)計(jì) 146
4.6.2 夾層結(jié)構(gòu)式彈翼的設(shè)計(jì) 149
4.7 彈翼與彈身的連接設(shè)計(jì) 152
4.7.1 耳片式接頭 152
4.7.2 多榫式接頭 153
4.7.3 軸式接頭 155
4.7.4 插入式接頭 155
4.7.5 盤式接頭 155
4.7.6 燕尾槽式接頭 156
第5章 彈身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 158
5.1 引言 158
5.2 彈身的功用與設(shè)計(jì)要求 158
5.2.1 彈身的功用 158
5.2.2 彈身的設(shè)計(jì)要求 158
5.2.3 彈身的受載特點(diǎn) 159
5.3 彈身的結(jié)構(gòu)形式 159
5.3.1 蒙皮骨架式結(jié)構(gòu) 160
5.3.2 整體壁板式結(jié)構(gòu) 162
5.3.3 構(gòu)架式結(jié)構(gòu) 162
5.4 彈身的傳力分析 163
5.4.1 橫向集中載荷的傳遞 164
5.4.2 縱向集中載荷的傳遞 164
5.4.3 隔框的傳力分析 166
5.4.4 彈身開口處的傳力分析 168
5.5 薄壁結(jié)構(gòu)彈身的設(shè)計(jì)計(jì)算 169
5.5.1 設(shè)計(jì)計(jì)算的基本步驟 169
5.5.2 彈身截面的設(shè)計(jì)計(jì)算 170
5.5.3 框的設(shè)計(jì)計(jì)算 174
5.6 彈身艙段的設(shè)計(jì) 176
5.6.1 彈身艙段結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 176
5.6.2 相鄰艙段的受力協(xié)調(diào)問題 177
5.6.3 彈身的開口問題 178
5.6.4 彈身艙段的密封 179
5.6.5 設(shè)備的安裝 182
5.7 彈身艙段連接的設(shè)計(jì) 184
5.7.1 連接偏差 184
5.7.2 艙段的主要連接形式 186
第6章 推進(jìn)劑貯箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 191
6.1 引言 191
6.2 貯箱的分類與設(shè)計(jì)要求 191
6.2.1 貯箱的分類與組成 191
6.2.2 貯箱的設(shè)計(jì)要求 193
6.3 殼段與短殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 194
6.3.1 殼段與短殼的結(jié)構(gòu)形式 194
6.3.2 硬殼式殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 196
6.3.3 半硬殼式殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 196
6.3.4 網(wǎng)格加筋式殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 198
6.3.5 放射肋加筋短殼的設(shè)計(jì)計(jì)算 199
6.4 箱底設(shè)計(jì) 200
6.4.1 箱底的設(shè)計(jì)分析 201
6.4.2 箱底的優(yōu)化選擇 202
6.4.3 開孔的應(yīng)力集中 204
6.4.4 共底設(shè)計(jì) 205
6.4.5 防熱底設(shè)計(jì) 206
6.5 防晃設(shè)計(jì) 207
6.5.1 防晃措施 207
6.5.2 防晃板的分類及其應(yīng)用 209
6.6 流出口與防漩設(shè)計(jì) 210
6.6.1 推進(jìn)劑流出口設(shè)計(jì) 211
6.6.2 防漩裝置設(shè)計(jì) 213
6.7 消能器設(shè)計(jì) 214
6.7.1 消能器的作用 214
6.7.2 典型的消能器設(shè)計(jì) 214
第7章 中心承力筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 216
7.1 引言 216
7.2 中心承力筒的功能與設(shè)計(jì)要求 216
7.2.1 中心承力筒的功能 216
7.2.2 中心承力筒的設(shè)計(jì)要求 217
7.3 中心承力筒的結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn) 218
7.3.1 中心承力筒的結(jié)構(gòu)形式 218
7.3.2 中心承力筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 219
7.4 桁條加筋中心承力筒的設(shè)計(jì)與分析 220
7.4.1 筒體設(shè)計(jì) 220
7.4.2 連接設(shè)計(jì) 224
7.4.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 225
7.5 蜂窩夾層中心承力筒的設(shè)計(jì)與分析 226
7.5.1 筒體設(shè)計(jì) 226
7.5.2 連接設(shè)計(jì) 228
7.5.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 231
第8章 密封艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 235
8.1 引言 235
8.2 密封艙的功用與設(shè)計(jì)要求 235
8.2.1 密封艙的功用 235
8.2.2 密封艙的設(shè)計(jì)要求 237
8.3 密封艙的結(jié)構(gòu)形式 238
8.3.1 密封艙的分類 238
8.3.2 密封艙結(jié)構(gòu)的外形 238
8.3.3 密封艙結(jié)構(gòu)的組成 240
8.4 密封艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 241
8.4.1 艙體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 241
8.4.2 艙體結(jié)構(gòu)分析 242
8.4.3 艙門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 244
8.5 密封裝置設(shè)計(jì) 245
8.5.1 密封方法 245
8.5.2 密封材料 246
8.5.3 密封圈設(shè)計(jì) 249
8.5.4 密封連接設(shè)計(jì) 251
第9章 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 254
9.1 引言 254
9.2 復(fù)合材料的分類與特點(diǎn) 254
9.2.1 復(fù)合材料的分類 254
9.2.2 復(fù)合材料的性能特點(diǎn) 256
9.3 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求和選材 257
9.3.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 257
9.3.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟 258
9.3.3 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的選材 259
9.4 復(fù)合材料層合板設(shè)計(jì) 262
9.4.1 層合板設(shè)計(jì)的一般原則 262
9.4.2 層合板的設(shè)計(jì)方法 263
9.4.3 加筋層合板的設(shè)計(jì)方法 266
9.5 復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 267
9.5.1 膠接連接設(shè)計(jì) 267
9.5.2 機(jī)械連接設(shè)計(jì) 268
第10章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 270
10.1 引言 270
10.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念與分類 270
10.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念 270
10.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的分類 271
10.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 272
10.3.1 設(shè)計(jì)變量 272
10.3.2 約束條件 273
10.3.3 目標(biāo)函數(shù) 275
10.3.4 優(yōu)化模型的數(shù)學(xué)描述 276
10.4 優(yōu)化算法 277
10.4.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃法 277
10.4.2 最優(yōu)準(zhǔn)則法 279
10.4.3 仿生學(xué)方法 281
10.5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟 284
10.5.1 數(shù)學(xué)模型的建立 284
10.5.2 優(yōu)化計(jì)算 285
10.5.3 優(yōu)化結(jié)果的分析 286
第11章 CAD/CAE一體化設(shè)計(jì) 288
11.1 引言 288
11.2 基于構(gòu)件的CAD建模 288
11.2.1 CAD建模的技術(shù)思路 288
11.2.2 CAD建模規(guī)范 289
11.2.3 CAD參數(shù)化模板技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案 292
11.2.4 運(yùn)載火箭典型結(jié)構(gòu)參數(shù)化模板及裝配 294
11.3 基于模板的CAE分析 305
11.3.1 CAE分析模板實(shí)現(xiàn)方案 305
11.3.2 運(yùn)載火箭典型構(gòu)件CAE分析模板 309
11.3.3 運(yùn)載火箭整體結(jié)構(gòu)CAE分析模板 315
11.4 基于CAD/CAE一體化的殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化 320
11.4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 321
11.4.2 模型集成技術(shù) 323
11.4.3 運(yùn)載火箭殼體結(jié)構(gòu)優(yōu)化 324
參考文獻(xiàn) 330
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