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