轻量化设计 计算基础与构建结构PDF电子书下载

1．轻量化的目标 1

2．轻量化的问题结构 3

2.1 降低自重 3

2.2　成本模型 5

2.3　设计的边界条件与使用条件 6

3．轻量化的方法和辅助工具 9

3.1　设计技术 9

3.2　计算方法 11

3.3　测试技术 12

3.4　试验技术 13

4．轻量化构造 15

4.1　差动构造 15

4.2　整体构造 16

4.3　集成构造 16

4.4　复合构造 17

4.5　实壁体与壳体 18

5．材料选择的准则 19

5.1 性能参数 19

5.2　线弹性特征值 19

5.3　非线弹性特征值 21

5.4　载荷性能 23

5.5　相关材料性能 24

5.5.1 比容积 24

5.5.2　比刚度 24

5.5.3　稳定性阻力 25

5.5.4　断裂系数 25

5.5.5　材料评估 25

5.6　品质指数 25

5.7　轻量化指数 26

5.8　材料选择的要点 29

6．轻量化材料 31

6.1 钢 31

6.1.1　改变特性 32

6.1.2　种类 32

6.1.3　物理力学性能 34

6.2　铸铁材料 34

6.3　铝 35

6.3.1　改变特性 36

6.3.2　变形铝合金 36

6.3.3　铸造铝合金 37

6.3.4　物理力学性能 38

6.3.5　烧结铝 38

6.3.6　泡沫铝 39

6.4　镁 40

6.4.1　镁合金 40

6.4.2　物理力学性能 42

6.5　钛 42

6.5.1　纯钛 43

6.5.2　钛合金 43

6.5.3　物理力学性能 44

6.6　塑料 45

6.7　超轻合金 45

6.8　纤维增强材料 47

6.8.1　纤维增强塑料 47

6.8.2　纤维增强金属 51

7．轻量化设计原则 54

7.1　结构特征 55

7.2　设计原则 55

8．弹性理论基础 62

8.1　构造单元 62

8.2　几何特征值 63

8.2.1　面积惯性矩 63

8.2.2 Steiner定理 64

8.2.3　组合型材的面积惯性矩 65

8.2.4　转换面积惯性矩 65

8.2.5　主面积惯性矩 67

8.3　弹性方程 67

8.3.1　偏移与扭曲 67

8.3.2　扭曲与应力 69

8.3.3　平衡 70

8.3.4　平面弹性等式 71

8.4　变形能 72

8.5　杆形单元弹性定律 73

8.6　面积单元弹性定律 74

8.6.1　盘单元 74

8.6.2　板单元 78

8.6.3　壳单元 83

9．薄壁型杆 86

9.1 力流 86

9.2　力流与内力变量 89

9.3　剪切力弯曲 90

9.3.1　剪切力流分布 90

9.3.2　剪切中心 91

9.3.3　闭口对称设计型材 94

9.3.4　闭口不对称型材 96

10．型杆的扭转 100

10.1　基本关系 100

10.2　实心横截面与管横截面 101

10.3　闭口薄壁横截面 103

10.4　开口薄壁横截面 105

10.5　带有腹板的空心横截面 107

10.6　横截面的翘曲 109

10.7　简单型材的翘曲阻力 112

11．开口型杆的弯曲 116

11.1　广义法向应力问题 116

11.2　任意横截面的几何特征值 119

12．抗剪壁桁梁型材 122

12.1　应力载荷模型 122

12.2　剪切力流导致的力和力矩 124

12.3　抗剪壁桁梁型材的剪切中心 125

12.4　组合式抗剪壁桁梁型材 126

13．剪场设计 128

13.1　剪场 128

13.2　理想拉伸场 129

14．加固箱式型材 134

14.1　四弦杆模型 134

14.2　扭转应力载荷 135

14.3　开口 138

15．能量原理与做功原理 142

15.1　能量原理 142

15.2　做功原理 144

16．静态不确定结构 147

16.1　外在不确定性 147

16.2　内在不确定性 148

16.2.1　框架结构 148

16.2.2　平面桁架结构 148

16.2.3　空间桁架结构 149

16.3　用于静态不确定结构的弹性方程 150

16.4　闭口框架 150

17．三明治构件 153

17.1　构造原理 153

17.2　材料性能 154

17.3　均质形芯 156

17.3.1　基本载荷情形 156

17.3.2　临界应力载荷 160

17.4　部分挠曲方法 161

17.5　杆压弯 163

17.6　结构化形芯 164

17.6.1　蜂窝形芯的抗剪强度 164

17.6.2　管形芯 167

17.7　不稳定形状 169

18．杆与梁的稳定性 171

18.1　基本效应 171

18.2　型杆的压弯 172

18.2.1　欧拉弯曲压弯情形 172

18.2.2　双对称与点对称型杆的压弯 175

18.2.3　简单对称型杆的压弯 176

18.2.4　不对称型材的压弯 177

18.3　弹塑性压弯 178

18.4　倾斜 181

19．板材域和管的凸起 184

19.1 凸起方程 184

19.2　凸起方程的求解 185

19.3　简单凸起情形 187

19.4　凸起情形对照 190

19.5　管凸起 193

19.6　加固盘 195

19.7　型材的凸起 198

19.8　卷边 201

20．加固性设计 205

20.1　壳状构造 205

20.2　压槽 206

20.2.1　加固效果 206

20.2.2　设计实现 211

20.3　加强肋 212

20.4　边界加固 214

20.5　翻孔 214

21．力的导入 216

21.1　加固盘 216

21.2　常应力的导入弦杆 220

22．连接技术 223

22.1　使用范围 223

22.2　铆接 224

22.2.1　出头铆钉连接 224

22.2.2　埋头铆钉连接 226

22.2.3　铆接的切应力与拉应力叠加 227

22.3　焊接 229

22.4　粘接 232

22.4.1　粘接材料 232

22.4.2　基体材料 234

22.4.3　应力载荷模型 234

22.4.4　切应力载荷下粘接连接中的应力分布 235

22.4.5　不同求解表达式的对比 240

22.4.6　法向应力影响估计 241

22.4.7　用于粘接连接的设计规则 243

22.4.8　粘接连接的抗振强度 245

22.5　特殊连接方法 247

23．结构优化 249

23.1　数学优化表达式 249

23.2　结构参数的极值 251

23.3　简单最小化计算 253

23.3.1　抗弯梁的重量最小化 253

23.3.2　压弯杆的重量最小化 255

23.4　简化的数值优化方法 257

24．振动应力载荷结构 261

24.1　设计哲学 261

24.2　计算验证的难点 262

24.3　应力载荷变化过程评估 262

24.4　失效行为 266

24.5　机械做功损伤累积 269

24.6　判断准确性的改进 274

24.7　残余强度问题 276

24.8　广义裂纹生长问题 280

24.9　机械断裂累积 284

24.10　非线性损伤假定 286

25．结构可靠性 290

25.1　可靠性分析 290

25.2　布尔基本排列 290

25.3　静态使用 292

25.4　随机失效 294

25.5　早期失效和磨损失效 295

26．结构声学 297

26.1　噪声的起因 297

26.2　声学行为 298

26.3　固体声传播 299

26.4　波形应力载荷 301

26.5　阻抗 302

26.6　理想结构的阻抗 303

26.7　加固措施的量化 304

26.8　材料与连接技术的影响 306

轻量化练习 307

练习1 2.2节“成本模型”练习 309

练习2　第5章和第6章“材料性能／轻量化材料”练习 312

练习3　第6章“轻量化材料”练习 321

练习4　第7章“构造原理”练习 324

练习5 8.5节“杆形构件”练习 326

练习6 8.6.1节“盘构件”练习 329

练习7 9.1、9.2节“薄壁型材的力流”练习 332

练习8 9.3.2节“剪切中心”练习 335

练习9 10.4节“开口薄壁横截面”练习 337

练习10 10.5节“带隔板的空心横截面”练习 339

练习11 10.6节“横截面扭曲”练习 341

练习12 10.6节“横截面的翘曲”练习 343

练习13 10.6、10.7节“翘曲力扭转”练习 345

练习14　第13章“剪场设计”练习 348

练习15　第14章“箱型梁的加固”练习 350

练习16 15.1节“能量原理”练习 353

练习17 15.2节“被动变形功”练习 355

练习18 15.2节“做功原理”练习 357

练习19 16.4节“封闭框架”练习 362

练习20 17.1节“三明治件-构造原理”练习 364

练习21 17.4节“三明治件-部分挠曲”练习 367

练习22 18.2节“型杆压弯”练习 370

练习23 18.2.2节“双对称型杆压弯”练习 373

练习24 18.2节“型杆压弯”练习 376

练习25 18.4节“不对称型材的压弯”练习 378

练习26　第19章“板场凸起”练习 381

练习27 20.2节“压槽”练习 385

练习28 20.5节“翻孔”练习 387

练习29　第23章“结构优化”练习 389

练习30　第24章“振动应力载荷结构”练习 392

练习31 24.8节“广义裂纹生长问题”练习 395

练习32 26.4节“阻抗的确定”练习 397

练习33 26.4节“隔离振动下的阻抗”练习 402

参考文献 404