航空航天結(jié)構(gòu)中的有限元方法

內(nèi)容概要

　　鑒于工科院校學(xué)生理論知識(shí)與工程應(yīng)用的并重性，《北京市高等教育精品教材立項(xiàng)項(xiàng)目：航空航天結(jié)構(gòu)中的有限元方法》分為上下兩篇。上篇介紹有限元方法的基本原理和理論基礎(chǔ)，融入了處理不確定工程結(jié)構(gòu)問(wèn)題的區(qū)間有限元的蕞新成果，為后面的實(shí)例分析奠定了基礎(chǔ)；下篇針對(duì)航空航天領(lǐng)域的典型結(jié)構(gòu)，如機(jī)身結(jié)構(gòu)、機(jī)尾翼結(jié)構(gòu)、起落架結(jié)構(gòu)以及衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)等，詳細(xì)介紹其有限元模型的建立、網(wǎng)格劃分、邊界條件的選取以及載荷施加、求解和結(jié)果分析，并把常見(jiàn)的桿件結(jié)構(gòu)、板和殼體問(wèn)題的分析融入到航空航天典型結(jié)構(gòu)的分析當(dāng)中本書(shū)還介紹了航空航天領(lǐng)域突出問(wèn)題的工程應(yīng)用，如靜力分析、動(dòng)力分析和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的有限元分析技術(shù)，以及結(jié)構(gòu)疲勞和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等。
　　本書(shū)可作為高等院校航空航天、力學(xué)、機(jī)械等專(zhuān)業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為上述專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)及科研開(kāi)發(fā)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

上篇 有限元方法硇基本理論
第1章 緒論
1.1 有限元法的發(fā)展、現(xiàn)狀和未來(lái)
1.1.1 有限元法的早期工作
1.1.2 有限元法的發(fā)展和現(xiàn)狀
1.1.3 有限元法的未來(lái)
1.2 有限元法在航空航天中的應(yīng)用
1.2.1 有限元法在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用背景
1.2.2 航空結(jié)構(gòu)分析
1.2.3 航天結(jié)構(gòu)分析
習(xí)題
第2章 有限元法的基本概念和理論基礎(chǔ)
2.1 有限元法的基本思想
2.2 有限元法的基本概念
2.3 彈性力學(xué)基本理論
2.4 變分原理
2.5 有限元平衡方程
習(xí)題
第3章 桿系結(jié)構(gòu)有限元分析
3.1 拉壓桿單元
3.1.1 一般規(guī)定
3.1.2 位移函數(shù)
3.1.3 幾何關(guān)系和物理關(guān)系
3.1.4 平衡關(guān)系
3.1.5 坐標(biāo)變換
3.2 扭轉(zhuǎn)桿單元
3.3 平面直梁?jiǎn)卧?br />3.3.1 位移函數(shù)
3.3.2 梁元的剛度矩陣
3.3.3 坐標(biāo)變換
3.3.4 等效結(jié)點(diǎn)載荷
3.4 總體剛度矩陣和總體載荷列向量
3.5 剛度矩陣的物理意義和性質(zhì)
3.6 位移邊界條件
3.7 總剛度平衡方程的求解
3.8 算例
習(xí)題
第4章 平面問(wèn)題有限元分析
4.1 概 述
4.2 常應(yīng)變?nèi)切螁卧?br />4.2.1 離散化
4.2.2 位移模式與形函數(shù)
4.2.3 基于最小勢(shì)能原理的單元特性分析
4.3 單元等效結(jié)點(diǎn)載荷列陣
4.4 矩形雙線性單元
4.4.1 位移模式與形函數(shù)
4.4.2 單元?jiǎng)偠染仃嚭蛦卧刃лd荷列陣
4.4.3 單元等效結(jié)點(diǎn)荷載矩陣
4.5 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果的整理
習(xí)題
第5章 空間問(wèn)題有限元分析
5.1 三維應(yīng)力狀態(tài)
5.2 四面體常應(yīng)變單元
5.3 直六面體單元
習(xí)題
……
下篇 有限元方法在航空航天中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第11章飛行器典型結(jié)構(gòu)與傳力路線分析 11.1飛機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要組成部分 飛機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機(jī)身、機(jī)翼、尾翼、起落架、操縱機(jī)構(gòu)等組成。 1.機(jī)翼 機(jī)翼的功用主要是提供升力，與尾翼一起形成良好的穩(wěn)定性和操縱性。另外，在機(jī)翼的內(nèi)部可以裝載燃油、設(shè)備、武器，在機(jī)翼上可以安裝起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)，懸掛導(dǎo)彈、副油箱及其他外掛設(shè)備。 典型機(jī)翼的受力構(gòu)件包括縱向（沿翼展方向）骨架、橫向（沿氣流方向或垂直于翼梁方向）骨架和蒙皮?？v向骨架有翼梁、縱墻和桁條，橫向骨架有翼肋和加強(qiáng)翼肋。 2.機(jī)身 機(jī)身的作用是裝載人員、貨物、設(shè)備燃油等物品，同時(shí)固定機(jī)翼、尾翼、起落架等部件與操縱機(jī)構(gòu)，使之煉成一個(gè)整體。機(jī)身可以分為若干段。 典型機(jī)身的受力構(gòu)件包括縱向原件（沿機(jī)身縱軸方向）桁梁、桁條和橫向元件（垂直于機(jī)身縱軸方向）隔框以及蒙皮。 3.尾翼 尾翼的主要功用是保證飛機(jī)的縱向和航向平衡，并使飛機(jī)在縱向和航向兩方面具有必要的穩(wěn)定和操縱性。一般尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。通常低速飛機(jī)的尾翼都是分成可動(dòng)的舵面和固定的安定面兩部分。尾翼受力構(gòu)件與機(jī)翼類(lèi)似。 4.起落架 飛機(jī)起落架的主要功用是提供飛機(jī)起飛、著陸、滑跑和地面或睡眠停放之用。它可以吸收著陸沖擊能量，減小沖擊載荷，改善滑行性能。 典型的起落架由受力結(jié)構(gòu)、減振器、機(jī)輪、剎車(chē)裝置和收放機(jī)構(gòu)等部件組成。其受力結(jié)構(gòu)形式有構(gòu)架式、梁式（包括簡(jiǎn)單支柱式、撐桿支柱式、搖臂支柱式等）、桁架與梁混合式等。 11.2導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要組成部分 在不考慮助推器的情況下，導(dǎo)彈、火箭的受力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要由有效載荷艙（包括整流罩或彈頭）彈身或箭身（包括液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的貯箱）、翼面（包括穩(wěn)定翼）、舵面和各種機(jī)構(gòu)組成。 1.有效載荷艙 有效載荷隨著導(dǎo)彈、火箭的種類(lèi)不同，含義有所不同。例如，對(duì)于彈道式導(dǎo)彈，它是彈頭；對(duì)于有翼式導(dǎo)彈，它是戰(zhàn)斗部；對(duì)于運(yùn)載火箭，它是人造地球衛(wèi)星、載人飛船、空間探測(cè)器等；對(duì)于探空火箭，它是探測(cè)儀器、生物實(shí)驗(yàn)箭頭等。對(duì)于運(yùn)載火箭和探空火箭來(lái)講，此艙一般還包括整流罩。有效載荷艙的功用是裝載有效載荷，保證有效載荷要求的工作環(huán)境，承受內(nèi)部裝載的慣性力、氣動(dòng)力和氣動(dòng)加熱引起的載荷。一般來(lái)說(shuō)，有效載荷艙的承力結(jié)構(gòu)主要是外部艙（殼）體和內(nèi)部的安裝骨架。對(duì)于運(yùn)載火箭，主要承力結(jié)構(gòu)是整流罩和罩內(nèi)的安裝固定裝置。

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《航空航天結(jié)構(gòu)中的有限元方法》可作為高等院校航空航天、力學(xué)、機(jī)械等專(zhuān)業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為上述專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)及科研開(kāi)發(fā)人員的參考書(shū)。

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