飞机复合材料结构应力分析PDF电子书下载

第1章 复合材料背景介绍及应用 1

1.1复合材料及发展历史 1

1.1.1复合材料定义及分类 1

1.1.2复合材料发展历史 1

1.2复合材料制备工艺 3

1.2.1预浸料手工铺放工艺 3

1.2.2模压成形工艺 3

1.2.3缠绕成形工艺 4

1.2.4树脂传递模塑成形工艺 5

1.3复合材料特点 6

1.4复合材料在飞机中的应用 8

参考文献 10

第2章 层合板力学性能分析 11

2.1各向异性弹性材料的本构方程 11

2.1.1广义胡克定律 11

2.1.2考虑对称性的几种情况 12

2.1.3层合板工程常数不变量 16

2.2单层正交各向异性材料任意方向的应力应变关系 18

2.2.1广义平面问题 18

2.2.2单层材料任意方向应力应变转轴公式 19

2.3层合板力学性能 21

2.3.1层合板表示方法 21

2.3.2层合板面内刚度分析 22

2.3.3层合板面外弯曲刚度 23

2.3.4层合板面内与面外载荷共同作用 25

2.3.5层合板面外剪切 26

2.4算例分析 28

2.4.1算例一：层合板拉伸和弯曲算例 28

2.4.2算例二：层合板面外剪切算例 30

参考文献 32

第3章 复合材料层合板失效准则 33

3.1最大应力失效准则 33

3.2最大应变失效准则 34

3.3蔡-希尔（Tsai - Hill）失效准则 34

3.4蔡-吴（Tsai - Wu）失效准则 36

3.5失效准则 38

3.5.1诺里斯失效准则 38

3.5.2帕克失效判据 39

3.5.3霍夫曼失效判据 40

3.6算例 40

参考文献 42

第4章 复合材料层合板稳定性分析 43

4.1正交各向异性矩形层合板的轴压稳定性分析 44

4.1.1分析方法 44

4.1.2算例 47

4.2正交各向异性矩形层合板的剪切屈曲分析 48

4.2.1分析方法 48

4.2.2算例 49

4.3正交各向异性矩形层合板的复合载荷屈曲分析 49

4.3.1双向轴压作用下的屈曲分析 49

4.3.2压剪复合载荷作用下的屈曲分析 51

参考文献 51

第5章 含孔复合材料层合板分析 53

5.1开孔层合板应力/应变场分析 53

5.1.1方法一：惠特尼-纽斯曼（Whitney - Nuismer） 53

5.1.2方法二：NASA方法 54

5.1.3方法三：各向同性板理论 56

5.1.4方法四：经验法 56

5.2相关失效准则 58

5.2.1“点应力”失效准则（Whitney和Nuismer） 58

5.2.2“平均应力”失效准则（Whitney和Nuismer） 58

5.2.3与经验法相关的失效准则 59

5.2.4有限断裂力学方法 59

5.2.5内部缺陷断裂力学 63

5.2.6应用实例 63

5.3含紧固件孔层合板失效分析 64

参考文献 65

第6章 复合材料夹层结构分析 67

6.1快捷分析理论——“夹层”梁 68

6.1.1载荷Ny的影响 69

6.1.2剪切载荷Tx的影响 70

6.1.3剪切载荷Tz的影响 71

6.1.4弯矩Mx的影响 74

6.1.5弯矩 Mz的影响 75

6.1.6变形和等效力学性能 75

6.2算例 78

参考文献 81

第7章 复合材料夹层结构稳定性分析 82

7.1夹层结构压缩稳定性分析 82

7.1.1夹层结构在压缩载荷作用下的屈曲 82

7.1.2夹层结构在压缩载荷作用下的面板局部失稳 83

7.1.3夹层结构在压缩载荷作用下的芯格内屈曲 85

7.2夹层结构剪切稳定性分析 86

7.2.1夹层结构在剪切载荷作用下的屈曲 86

7.2.2夹层结构在面内剪切载荷作用下的面板局部失稳 86

7.3混合载荷下夹层结构稳定性分析 87

7.3.1夹层结构在混合载荷作用下的屈曲 87

7.3.2夹层结构在混合载荷作用下的面板局部失稳 89

参考文献 90

第8章 复合材料加筋壁板稳定性分析 92

8.1加筋层合板屈曲分析的工程简化方法 92

8.1.1加筋层合板的局部屈曲分析 93

8.1.2加筋层合板的总体屈曲分析 97

8.2轴压下加筋层合板的承载能力估算 100

8.2.1分段处理法［2］ 100

8.2.2有效宽度法［5］ 101

8.3算例——加筋层合板在轴压下的承载能力计算［2，5］ 102

参考文献 104

第9章 复合材料胶接连接分析 105

9.1胶接连接设计 105

9.1.1胶接连接基本型式 105

9.1.2胶接连接典型失效模式 106

9.2复合材料胶接接头理论分析方法 106

9.2.1复合材料双搭接接头解析分析模型 107

9.2.2复合材料单搭接接头解析分析模型 113

9.2.3复合材料阶梯形搭接接头解析分析模型 120

9.2.4复合材料斜切形搭接接头解析分析模型 129

9.3复合材料胶接连接接头静强度预测 130

参考文献 132

第10章 复合材料胶接修理分析 133

10.1复合材料层合板贴补修理分析 136

10.2复合材料层合板挖补修理分析 139

10.3复合材料层合板胶接修理分析软件 142

10.4算例 144

参考文献 148

第11章 复合材料机械连接分析 150

11.1弹簧质量模型法 151

11.1.1不考虑钉孔间隙的弹簧质量模型 151

11.1.2考虑钉孔间隙的弹簧质量模型 153

11.1.3算例 154

11.2有限元方法 156

11.2.1二维分析模型中的紧固件（Fastener）单元 157

11.2.2三维多体接触分析模型中的接触算法 158

11.2.3算例 160

11.3复合材料多钉连接强度预测模型 162

参考文献 164

第12章 复合材料机械连接修理分析 166

12.1紧固件刚度 166

12.2机械修理载荷传递分析 168

12.3热致载荷的估算 172

12.4拉伸载荷作用下复合材料机械连接修理载荷传递估算 173

12.5剪切载荷机械修理载荷传递估算 176

12.6 x方向的一般解法 176

12.7算例 177

12.7.1机械连接的载荷分析 177

12.7.2热致载荷分析 180

参考文献 182