高速飞行器热结构分析与应用PDF电子书下载

第1章 固体材料的应力应变及特性 1

1.1应力应变及弹性材料的本构方程 1

1.1.1单向拉伸的应力应变曲线 1

1.1.2三维的应力和应变 3

1.1.3弹性材料的本构方程 6

1.2固体材料的屈服条件 7

1.3塑性材料的本构方程 10

1.4黏性材料的本构方程 12

1.4.1黏弹性 12

1.4.2黏塑性 14

1.5弹性和非弹性的统一本构方程 15

参考文献 17

第2章 飞行器结构用材料 18

2.1金属材料的力学性能 19

2.1.1强度与塑性 19

2.1.2硬度 19

2.1.3疲劳强度 20

2.2材料性能与温度的关系 21

2.2.1弹性系数与温度的关系 21

2.2.2热系数与温度的关系 22

2.2.3材料的热疲劳 22

2.2.4材料的热物性及测试 23

2.3轻金属材料及其合金 26

2.3.1铝及铝合金 26

2.3.2镁及镁合金 27

2.3.3钛及钛合金 27

2.4复合材料 28

2.4.1复合材料的增强纤维和基体 28

2.4.2复合材料的界面结合强度 30

2.4.3各类复合材料对界面的要求 32

2.5美国在发展中的耐高温结构材料简介 33

2.5.1钛合金 33

2.5.2碳—碳基复合材料 34

2.5.3纳米管结构材料 34

2.5.4 NASA LaRe航天飞行器结构材料开发研究计划 34

2.6航天飞行器耐高温结构材料简述 37

参考文献 37

第3章 热弹性力学基础 39

3.1弹性材料的应力、应变和温度的关系 39

3.1.1各向同性体 41

3.1.2非各向同性的其他弹性体 43

3.1.3各向同性体的平面应力 44

3.2复合材料的应力、应变和温度的关系 45

3.2.1单层板 46

3.2.2层合板的应力和应变关系 52

3.3热弹性力学的控制方程 56

3.3.1线性动量守恒方程 57

3.3.2能量守恒方程 58

参考文献 62

第4章 飞行器热结构基本元部件的应力分析 63

4.1杆与梁的应力分析 63

4.1.1实心杆（梁） 64

4.1.2开口截面薄壁杆 71

4.1.3闭口截面薄壁杆 78

4.2板的应力分析 80

4.2.1大挠度公式 81

4.2.2小挠度公式 86

4.2.3圆板的小挠度公式 88

4.2.4层合板的平衡方程 89

4.2.5柯利尔（Co1lier）的加筋壁板弯曲计算方法 91

4.3薄壳的热应力理论 100

4.3.1旋转薄壳 100

4.3.2圆筒壳 112

4.3.3格栅壳结构 118

4.3.4薄壳加强肋结构 122

4.3.5层合壳 125

参考文献 131

第5章 热结构计算的有限元法 132

5.1有限元法的基本原理及推导方法 132

5.1.1一维问题 134

5.1.2二维问题 137

5.1.3三维问题 144

5.2单元的划分与集合 147

5.2.1单元的类型和划分 147

5.2.2单元的集合规则 157

5.3热结构弯曲的有限元法 158

5.3.1梁弯曲的有限元法 158

5.3.2薄板弯曲的有限元法 162

5.3.3薄壳结构弯曲的有限元法 172

5.4热结构有限元法的计算机程序 177

5.4.1输入数据 177

5.4.2结构刚度的形成和计算 182

5.4.3输出 183

5.4.4计算实例 183

参考文献 188

第6章 热振动 189

6.1梁的热振动 189

6.1.1梁的非耦合热弯曲振动 189

6.1.2梁的热耦合弯曲振动 193

6.2板的热振动 198

6.2.1板的热弹性非耦合振动 198

6.2.2板的热弹性耦合振动 200

6.3层合板的热振动 205

6.4层合板的非耦合热致振动的有限元解法 213

参考文献 214

第7章 热屈曲 215

7.1梁柱的热屈曲 215

7.1.1轴向固定梁的热屈曲 216

7.1.2轴向固定梁的热弯曲——屈曲 219

7.2板的热屈曲 222

7.2.1分支屈曲 223

7.2.2后屈曲 225

7.3壳的热屈曲 227

7.3.1圆柱壳的平衡公式 228

7.3.2圆柱壳的热屈曲 230

7.3.3圆柱壳在轴向温度场和扭矩下的热屈曲 231

7.4层合板的热屈曲 233

7.5加筋层压板的热屈曲 240

参考文献 244

第8章 热冲击与热疲劳 245

8.1热冲击 245

8.1.1热冲击的温度场 246

8.1.2热冲击下的断裂 247

8.2热疲劳与寿命的估算 248

8.2.1结构材料的热疲劳 251

8.2.2结构元件的寿命估算 251

参考文献 257

第9章 热非弹性的有关问题 258

9.1热弹塑性 258

9.2塑性蠕变 260

9.3黏弹性 263

9.3.1等温的本构方程 264

9.3.2变温的本构方程 265

9.4黏塑性 266

9.4.1初边值黏塑性问题 267

9.4.2有限元公式的建立 267

9.4.3黏塑性解题方法 268

参考文献 269

第10章 热结构气动加热模拟试验 270

10.1气动加热计算 270

10.1.1 CFD计算法 270

10.1.2牛顿冷却定律 271

10.1.3壁面对流换热系数的理论分析 271

10.1.4艾克特参考温度（焓）法 277

10.1.5 TPATH计算程序 279

10.2热结构内的热传递 282

10.3结构表面的温度计算 283

10.4气动加热的地面模拟 287

10.4.1原始模拟系统 287

10.4.2现代模拟系统 288

10.4.3高真空环境的模拟 289

10.4.4热防护材料的抗烧蚀性能模拟试验 290

参考文献 292

附录 组合结构和大型结构的热响应简介 294

参考文献 303

编后语 304