基本介紹
內容簡介,圖書目錄,第1章 固體材料的應力應變及特性,第2章 飛行器結構用材料,第3章 熱彈性力學基礎,第4章 飛行器熱結構基本元部件的應力分析,第5章 熱結構計算的有限元法,第6章 熱振動,第7章 熱屈曲,第8章 熱衝擊與熱疲勞,第9章 熱非彈性的有關問題,第10章 熱結構氣動加熱模擬試驗,
內容簡介
本書系統地介紹了飛行器結構上常用的元部件在熱載荷作用下數學模型的建立，熱彎曲、熱振動、熱屈曲等的分析方法，以及對高溫材料的選用和熱模擬試驗等對航天工程分析和設計具有實用意義的問題，也對複雜的組合結構和大型結構的分析方法作了簡略的介紹。本書可供太空飛行器設計人員和航天工程專業的高年級本科生和研究生學習和參考。
熱結構是指在熱載荷作用下的結構。高速飛行器在大氣中飛行時，受到氣體阻力所產生加熱的作用，物理過程為動能轉化為熱能。採用完全的熱結構就可以避免因結構燒蝕或失效而無法勝任其所承擔的飛行任務，也可避免採用熱防護增加飛行器的重量。
圖書目錄
第1章 固體材料的應力應變及特性
1.1 應力應變及彈性材料的本構方程
1.1.1 單向拉伸的應力應變曲線
1.1.2 三維的應力和應變
1.1.3 彈性材料的本構方程
1.2 固體材料的屈服條件
1.3 塑性材料的本構方程
1.4 黏性材料的本構方程
1.4.1 黏彈性
1.4.2 黏塑性
1.5 彈性和非彈性的統一本構方程
參考文獻
第2章 飛行器結構用材料
2.1 金屬材料的力學性能
2.1.1 強度與塑性
2.1.2 硬度
2.1.3 疲勞強度
2.2 材料性能與溫度的關係
2.2.1 彈性係數與溫度的關係
2.2.2 熱係數與溫度的關係
2.2.3 材料的熱疲勞
2.2.4 材料的熱物性及測試
2.3 輕金屬材料及其合金
2.3.1 鋁及鋁合金
2.3.2 鎂及鎂合金
2.3.3 鈦及鈦合金
2.4 複合材料
2.4.1 複合材料的增強纖維和基體
2.4.2 複合材料的界面結合強度
2.4.3 各類複合材料對界面的要求
2.5 美國在發展中的耐高溫結構材料簡介
2.5.1 鈦合金
2.5.2 碳一碳基複合材料
2.5.3 納米管結構材料
2.5.4 NASALaRe航天飛行器結構材料開發研究計畫
2.6 航天飛行器耐高溫結構材料簡述
參考文獻
第3章 熱彈性力學基礎
3.1 彈性材料的應力、應變和溫度的關係
3.1.1 各向同性體
3.1.2 非各向同性的其他彈性體
3.1.3 各向同性體的平面應力
3.2 複合材料的應力、應變和溫度的關係
3.2.1 單層板
3.2.2 層合板的應力和應變關係
3.3 熱彈性力學的控制方程
3.3.1 線性動量守恆方程
3.3.2 能量守恆方程
參考文獻
第4章 飛行器熱結構基本元部件的應力分析
4.1 桿與梁的應力分析
4.1.1 實心桿（梁）
4.1.2 開口截面薄壁桿
4.1.3 閉口截面薄壁桿
4.2 板的應力分析
4.2.1 大撓度公式
4.2.2 小撓度公式
4.2.3 圓板的小撓度公式
4.2.4 層合板的平衡方程
4.2.5 柯利爾（Collier）的加筋壁板彎曲計算方法
4.3 薄殼的熱應力理論
4.3.1 旋轉薄殼
4.3.2 圓筒殼
4.3.3 格柵殼結構
4.3.4 薄殼加強肋結構
4.3.5 層合殼
參考文獻
第5章 熱結構計算的有限元法
5.1 有限元法的基本原理及推導方法
5.1.1 一維問題
5.1.2 二維問題
5.1.3 三維問題
5.2 單元的劃分與集合
5.2.1 單元的類型和劃分
5.2.2 單元的集合規則
5.3 熱結構彎曲的有限元法
5.3.1 梁彎曲的有限元法
5.3.2 薄板彎曲的有限元法
5.3.3 薄殼結構彎曲的有限元法
5.4 熱結構有限元法的電腦程式
5.4.1 輸入數據
5.4.2 結構剛度的形成和計算
5.4.3 輸出
5.4 4計算實例
參考文獻
第6章 熱振動
6.1 梁的熱振動
6.1.1 梁的非耦合熱彎曲振動
6.1.2 梁的熱耦合彎曲振動
6.2 板的熱振動
6.2.1 板的熱彈性非耦合振動
6.2.2 板的熱彈性耦合振動
6.3 層合板的熱振動
6.4 層合板的非耦合熱致振動的有限元解法
參考文獻
第7章 熱屈曲
7.1 樑柱的熱屈曲
7.1.1 軸向固定梁的熱屈曲
7.1.2 軸向固定梁的熱彎曲——屈曲
7.2 板的熱屈曲
7.2.1 分支屈曲
7.2.2 後屈曲
7.3 殼的熱屈曲
7.3.1 圓柱殼的平衡公式
7.3.2 圓柱殼的熱屈曲
7.3.3 圓柱殼在軸向溫度場和扭矩下的熱屈曲
7.4 層合板的熱屈曲
7.5 加筋層壓板的熱屈曲
參考文獻
第8章 熱衝擊與熱疲勞
8.1 熱衝擊
8.1.1 熱衝擊的溫度場
8.1.2 熱衝擊下的斷裂
8.2 熱疲勞與壽命的估算
8.2.1 結構材料的熱疲勞
8.2.2 結構元件的壽命估算
參考文獻
第9章 熱非彈性的有關問題
9.1 熱彈塑性
9.2 塑性蠕變
9.3 黏彈性
9.3.1 等溫的本構方程
9.3.2 變溫的本構方程
9.4 黏塑性
9.4.1 初邊值黏塑性問題
9.4.2 有限元公式的建立
9.4.3 黏塑性解題方法
參考文獻
第10章 熱結構氣動加熱模擬試驗
10.1 氣動加熱計算
10.1.1 CFD計算法
10.1.2 牛頓冷卻定律
10.1.3 壁面對流換熱係數的理論分析
10.1.4 艾克特參考溫度(焓)法
101.5 TPATH計算程式
10.2 熱結構內的熱傳遞
10.3 結構表面的溫度計算
10.4 氣動加熱的地面模擬
10.4.1 原始模擬系統
10.4.2 現代模擬系統
10.4.3 高真空環境的模擬
10.4.4 熱防護材料的抗燒蝕性能模擬試驗
參考文獻
附錄組合結構和大型結構的熱回響簡介
參考文獻
編後語
