航空工程中的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

內(nèi)容概要

　　《AIAA系列：航空工程中的結(jié)構(gòu)力學(xué)》是一本關(guān)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和氣動(dòng)彈性力學(xué)基礎(chǔ)的教材，適合航空航天工程專業(yè)高年級(jí)學(xué)生和一年級(jí)研究生。介紹了航空器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析和氣動(dòng)彈性分析的基本原理和分析方法。按照由淺人深，循序漸進(jìn)的原則，《AIAA系列：航空工程中的結(jié)構(gòu)力學(xué)》分為兩個(gè)部分。在第一部分中，在介紹相關(guān)數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)上，主要介紹單自由度線性振動(dòng)系統(tǒng)的基本概念、原理和分析方法，多自由度線性振動(dòng)系統(tǒng)的分析方法特別是模態(tài)變換的概念，連續(xù)體（包含梁、板、殼結(jié)構(gòu)）的動(dòng)力學(xué)特性分析方法，以及非線性結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題和隨機(jī)振動(dòng)問題。在第二部分中，從典型翼段的氣動(dòng)彈性問題分析人手，介紹氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性的基本概念以及可擴(kuò)展到三維升力面氣動(dòng)彈性分析的片條理論等分析方法，隨后介紹了復(fù)雜飛行器結(jié)構(gòu)氣動(dòng)彈性問題的分析方法，最后講述了現(xiàn)代飛行器結(jié)構(gòu)中存在的板殼氣動(dòng)彈性力學(xué)問題。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）馬厄·N.俾斯麥—納斯?fàn)枺∕aher N.Bismarck—Nasr） 譯者： 楊智春 李斌 谷迎松 王巍

書籍目錄

第1章矩陣代數(shù)及其應(yīng)用 1.1標(biāo)號(hào)和定義 1.2矩陣代數(shù) 1.3矩陣的微分和積分 1.4變換 1.5大型線性方程組的解 1.6特征值問題 習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第2章單自由度線性系統(tǒng) 2.1運(yùn)動(dòng)方程 2.2自由振動(dòng) 2.3對(duì)簡(jiǎn)諧激勵(lì)的響應(yīng) 2.4沖擊激勵(lì)的響應(yīng) 2.5階躍激勵(lì)的響應(yīng) 2.6周期激勵(lì)的響應(yīng) 2.7非周期激勵(lì)的響應(yīng)（傅里葉變換） 2.8拉普拉斯變換（傳遞函數(shù)） 習(xí)題 第3章多自由度線性系統(tǒng) 3.1運(yùn)動(dòng)方程 3.2自由振動(dòng)：特征值問題 3.3對(duì)外載荷的響應(yīng) 3.4阻尼效應(yīng) 3.5應(yīng)用 習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第4章連續(xù)彈性體的動(dòng)力學(xué)問題 4.1引言 4.2細(xì)長(zhǎng)梁 4.3平板 4.4殼結(jié)構(gòu) 4.5對(duì)初始條件的響應(yīng) 4.6對(duì)外激勵(lì)的響應(yīng) 習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第5章非線性系統(tǒng) 5.1引言 5.2簡(jiǎn)單非線性系統(tǒng)的例子 5.3非線性系統(tǒng)的物理性質(zhì) 5.4單自由度非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程的解 5.5多自由度非線性系統(tǒng) 習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第6章隨機(jī)振動(dòng) 6.1引言 6.2隨機(jī)過(guò)程的分類 6.3概率分布和密度函數(shù) 6.4用概率密度函數(shù)描述的均值 6.5自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì) 6.6功率譜密度函數(shù) 6.7功率譜密度函數(shù)的性質(zhì) 6.8白噪聲，窄帶和寬帶 6.9單自由度響應(yīng) 6.10白噪聲激勵(lì)下的響應(yīng) 6.11多自由度系統(tǒng) 習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第7章典型翼段的氣動(dòng)彈性力學(xué) 7.1單自由度穩(wěn)定性 7.2典型翼段 7.3應(yīng)用線化勢(shì)流理論的典型翼段 7.4帶操縱面的典型翼段 7.5操縱反效和操縱效率 習(xí)題 參考文獻(xiàn) 第8章飛行器的氣動(dòng)彈性力學(xué) 8.1引言 8.2問題的方程描述 8.3增量非定常氣動(dòng)載荷 8.4模態(tài)變換 8.5氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性方程的求解 8.6應(yīng)用 8.7滿足顫振要求的優(yōu)化 參考文獻(xiàn) 第9章板殼的氣動(dòng)彈性力學(xué) 9.1引言 9.2平板 9.3預(yù)應(yīng)力的影響 9.4曲壁板 9.5纖維增強(qiáng)層合復(fù)合材料淺殼 9.6旋成殼 9.7板殼氣動(dòng)彈性問題中的阻尼 9.8非線性模態(tài) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   在這一節(jié)，將給出類似機(jī)翼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用，即計(jì)算其自然頻率和模態(tài)振型?，F(xiàn)在，幾乎所有的這種計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用都用有限元方法來(lái)完成。因此這一節(jié)一開始將簡(jiǎn)要介紹有限元方法和它在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題中的應(yīng)用。然后會(huì)給出相應(yīng)的例子，并給出分析結(jié)果。 有限元方法是一個(gè)得到邊值問題近似解的數(shù)值分析方法，在工程應(yīng)用中，有限元方法作為一種將結(jié)構(gòu)矩陣分析方法擴(kuò)展到彈性連續(xù)體問題的直觀的思想，第一次在特納（Turner）等人的開創(chuàng)性工作中提出的。這些作者認(rèn)為連續(xù)體是由有限的區(qū)域組成的（后來(lái)被克拉夫（Clough）稱作有限元），以有限個(gè)參數(shù)來(lái)描述每一個(gè)區(qū)域，即在區(qū)域邊界上以指定點(diǎn)（稱為節(jié)點(diǎn)）的位移來(lái)描述該區(qū)域的特性；然后在這些點(diǎn)上應(yīng)用位移協(xié)調(diào)條件將這些單元連接起來(lái)，以節(jié)點(diǎn)位移為未知量建立系統(tǒng)的聯(lián)立線性方程。這些方程的解給出了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移，進(jìn)而用這些位移來(lái)確定各個(gè)區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力。幾乎是在同一時(shí)期，阿吉里斯（Argyris）也開始發(fā)表一系列論文，內(nèi)容覆蓋了二維和三維線性結(jié)構(gòu)分析，分析中，采取了適于自動(dòng)數(shù)字計(jì)算的方法。此外，早在1943年的應(yīng)用數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中闡述了這種方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，將其描述成雷利一里茨（Rayleigh—Ritz）方法在這一領(lǐng)域的子域中的應(yīng)用。在20世紀(jì)60年代，發(fā)表了很多關(guān)于有限元方法在結(jié)構(gòu)力學(xué)中應(yīng)用的論文，并且開始在有限元方法的直觀工程思想以及用應(yīng)用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)尋找這種方法的嚴(yán)格數(shù)學(xué)基礎(chǔ)這兩件事情上不斷反復(fù)推進(jìn)。這種方法的運(yùn)用迅速?gòu)淖詈?jiǎn)單的線性結(jié)構(gòu)分析延伸到非線性問題、動(dòng)力學(xué)問題、流體問題和耦合問題等領(lǐng)域中。目前，在科學(xué)文獻(xiàn)中有超過(guò)500種的教材以及會(huì)議論文集致力于有限元方法的應(yīng)用與研究。本書引用參考文獻(xiàn)[13]～[25]僅是作為一些例子。 工程應(yīng)用中遇到的邊值問題一般由以下兩種方式之一來(lái)表述。在第一種方法中，根據(jù)在定義域內(nèi)一個(gè)無(wú)窮小區(qū)域內(nèi)的特性，寫出控制問題的微分方程并施加一定的邊界條件。在第二種方法中，表述為適用于整個(gè)定義域的變分駐值原理，這個(gè)問題的因變量的精確解就是可使原理泛函取最大值的那個(gè)解。此外，從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，這兩種方法實(shí)際上是等同的，一種方法的精確解也是另外一種方法的精確解。一旦問題以這兩種形式中的任何一種來(lái)表述，就可以運(yùn)用有限元方法以分段的方式得到問題的近似解。所關(guān)注的區(qū)域被以虛擬的點(diǎn)、線、面分成更小的但是有限的子域——我們稱之為有限元——從而形成一維、二維和三維的問題。然后，在每一個(gè)單元及其邊界上構(gòu)想出近似的容許解。

編輯推薦

《AIAA航空航天技術(shù)叢書:航空工程中的結(jié)構(gòu)力學(xué)》是一本全面介紹航空結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析現(xiàn)代方法的著作，特別適合于本科生。對(duì)于高年級(jí)學(xué)生，書中大量的有關(guān)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本工作的參考資料，可供研究生水平的學(xué)生研究。該書代表了作者所在學(xué)院謹(jǐn)慎發(fā)展出的課程材料。《AIAA航空航天技術(shù)叢書:航空工程中的結(jié)構(gòu)力學(xué)》以矩陣代數(shù)和數(shù)值計(jì)算導(dǎo)論章節(jié)作為開始，隨后是一系列討論特定航空應(yīng)用的章節(jié)。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生從單自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)過(guò)渡到更為復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)，包括隨機(jī)振動(dòng)、非線性振動(dòng)和氣動(dòng)彈性現(xiàn)象。

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