| 词条 | 高速飞行器热结构分析与应用 |
| 释义 | 热结构是指在热载荷作用下的结构。高速飞行器在大气中飞行时，受到气体阻力所产生加热的作用，物理过程为动能转化为热能。采用完全的热结构就可以避免因结构烧蚀或失效而无法胜任其所承担的飞行任务，也可避免采用热防护增加飞行器的重量。 图书目录(第1章 固体材料的应力应变及特性 第2章 飞行器结构用材料 第3章 热弹性力学基础 第4章 飞行器热结构基本元部件的应力分析 第5章 热结构计算的有限元法 第6章 热振动 第7章 热屈曲 第8章 热冲击与热疲劳 第9章 热非弹性的有关问题 第10章 热结构气动加热模拟试验) 图书信息书 名: 高速飞行器热结构分析与应用 作 者：范绪箕 出版社： 国防工业出版社 出版时间： 2009-7-1 ISBN: 9787118051346 开本： 16开 定价: 68.00元 内容简介本书系统地介绍了飞行器结构上常用的元部件在热载荷作用下数学模型的建立，热弯曲、热振动、热屈曲等的分析方法，以及对高温材料的选用和热模拟试验等对航天工程分析和设计具有实用意义的问题，也对复杂的组合结构和大型结构的分析方法作了简略的介绍。本书可供航天器设计人员和航天工程专业的高年级本科生和研究生学习和参考。 编辑推荐《高速飞行器热结构分析与应用》是由国防工业出版社出版的。 序言高超声速飞行器在出入大气层或持续在空间飞行时，将承受巨大的气动力和气动热。气动力是指大气压力和表面摩擦力，分别对飞行器产生升力和阻力，而气动热则直接为结构所感受成为热载荷。气动热能使结构材料的力学性能降低，作用应力减少以致发生蠕变，而结构部件之间的相互约束，在热载荷作用下，又将在结构中产生应力从而使变形加剧并造成翘曲和蠕变特性的变化，同时温度的交替变化也会激起结构的热振动以至颤振，这些情况表明热结构力学不仅关系到力学问题，也关系到热学和材料科学问题。 美国下一代空间发射技术（NGLT）在热结构领域的发展，注意力集中在新材料，尤其是复合材料的研发应用和壁结构的构思方面，纳米材料的应用也受到了广泛的关注。热结构研究的最终目标是发展一种组合式的多功能结构，把隔热功能融于结构之中，排除对那种脆性易损的外部热防护系统（TPS）的需求。这种新型结构的研究内容包括对材料在特殊条件下的特性的完整了解，结构组件的安排，受力的路线，热结构壁在高温下（1500℃一3000℃）的设计及优化和试验、验证等。因此，在热结构的书中加入一些除结构知识外有关材料的知识是很必要的。 当前，国内外关于热应力的书已有多本问世，而关于热结构力学的书则甚少。两者的区别在于，前者着重学术理论的推导，介绍其演变过程和发展规律，而后者则侧重于理论联系实际，联系到结构常用的元部件上的运用。这里要特别提出有关的两本书：一本是B.E.Gatewood著的“Thermal Stresses”（热应力）。这本书虽名为热应力，但注明“附有对飞机、导弹、涡轮、喷气发动机和原子反应堆的应用”。书出版得较早（1957年），但其内容与其他同时代的热应力书大不相同，是侧重于理论的工程应用，虽然所联系的目标广而不深，系统性不够，但开创了应用型热应力书籍的先河。另一本是E.A.Thornton的“Thermal Structures for Aerospace Applications”（航天工程上用的热结构）。现在看来这本书也算是出版得早的（1996年），但比起前者已晚了近40年。 图书文摘固体材料均由大量的分子组成，其分子组织紧密，分子间的空隙极小，分子间的相互作用力（即凝聚力）极强且不易彼此分离，因此，一般可当作连续分布的介质来考察。任何一种连续介质的力学性能都可以用应力应变关系来描述。在三维欧几里德空间的一个连续介质微元体上，在外力作用下的应力和应变各有九个分量，它们之间存在一定的关系，这些关系根据不同连续介质的性质而定。如果连续介质是弹性介质，其应力应变关系就可由广义胡克定律确定。如果连续介质为非弹性性质，则由本构方程来确定。当然，由广义胡克定律决定的应力应变关系也称为本构方程，但这是最为简单的一类。在第1.3 节中将给出这些关系，目的是为了在以后的应力分析中了解弹性与非弹性介质的区别。在本书中所阐述的问题主要还是在弹性范围内。 如把连续介质中的一个微元体缩小成近似于一个点，则作用于该点上的应力和应变关系在数学上可用张量来描述。 1.1 应力应变及弹性材料的本构方程 1.1.1 单向拉伸的应力应变曲线 固体材料在受外力时，从发生变形开始直到被破坏，一般要经过弹性变形和塑性变形两个阶段。弹性变形是指物体在卸载后完全消失的那种变形，而塑性变形是指物体在卸载后不能消失而残留下来的那种变形，这可以从材料的简单拉伸试验加以验证。 图书目录第1章 固体材料的应力应变及特性1.1 应力应变及弹性材料的本构方程 1.1.1 单向拉伸的应力应变曲线 1.1.2 三维的应力和应变 1.1.3 弹性材料的本构方程 1.2 固体材料的屈服条件 1.3 塑性材料的本构方程 1.4 黏性材料的本构方程 1.4.1 黏弹性 1.4.2 黏塑性 1.5 弹性和非弹性的统一本构方程 参考文献 第2章 飞行器结构用材料2.1 金属材料的力学性能 2.1.1 强度与塑性 2.1.2 硬度 2.1.3 疲劳强度 2.2 材料性能与温度的关系 2.2.1 弹性系数与温度的关系 2.2.2 热系数与温度的关系 2.2.3 材料的热疲劳 2.2.4 材料的热物性及测试 2.3 轻金属材料及其合金 2.3.1 铝及铝合金 2.3.2 镁及镁合金 2.3.3 钛及钛合金 2.4 复合材料 2.4.1 复合材料的增强纤维和基体 2.4.2 复合材料的界面结合强度 2.4.3 各类复合材料对界面的要求 2.5 美国在发展中的耐高温结构材料简介 2.5.1 钛合金 2.5.2 碳一碳基复合材料 2.5.3 纳米管结构材料 2.5.4 NASALaRe航天飞行器结构材料开发研究计划 2.6 航天飞行器耐高温结构材料简述 参考文献 第3章 热弹性力学基础3.1 弹性材料的应力、应变和温度的关系 3.1.1 各向同性体 3.1.2 非各向同性的其他弹性体 3.1.3 各向同性体的平面应力 3.2 复合材料的应力、应变和温度的关系 3.2.1 单层板 3.2.2 层合板的应力和应变关系 3.3 热弹性力学的控制方程 3.3.1 线性动量守恒方程 3.3.2 能量守恒方程 参考文献 第4章 飞行器热结构基本元部件的应力分析4.1 杆与梁的应力分析 4.1.1 实心杆（梁） 4.1.2 开口截面薄壁杆 4.1.3 闭口截面薄壁杆 4.2 板的应力分析 4.2.1 大挠度公式 4.2.2 小挠度公式 4.2.3 圆板的小挠度公式 4.2.4 层合板的平衡方程 4.2.5 柯利尔（Collier）的加筋壁板弯曲计算方法 4.3 薄壳的热应力理论 4.3.1 旋转薄壳 4.3.2 圆筒壳 4.3.3 格栅壳结构 4.3.4 薄壳加强肋结构 4.3.5 层合壳 参考文献 第5章 热结构计算的有限元法5.1 有限元法的基本原理及推导方法 5.1.1 一维问题 5.1.2 二维问题 5.1.3 三维问题 5.2 单元的划分与集合 5.2.1 单元的类型和划分 5.2.2 单元的集合规则 5.3 热结构弯曲的有限元法 5.3.1 梁弯曲的有限元法 5.3.2 薄板弯曲的有限元法 5.3.3 薄壳结构弯曲的有限元法 5.4 热结构有限元法的计算机程序 5.4.1 输入数据 5.4.2 结构刚度的形成和计算 5.4.3 输出 5.4 4计算实例 参考文献 第6章 热振动6.1 梁的热振动 6.1.1 梁的非耦合热弯曲振动 6.1.2 梁的热耦合弯曲振动 6.2 板的热振动 6.2.1 板的热弹性非耦合振动 6.2.2 板的热弹性耦合振动 6.3 层合板的热振动 6.4 层合板的非耦合热致振动的有限元解法 参考文献 第7章 热屈曲7.1 梁柱的热屈曲 7.1.1 轴向固定梁的热屈曲 7.1.2 轴向固定梁的热弯曲——屈曲 7.2 板的热屈曲 7.2.1 分支屈曲 7.2.2 后屈曲 7.3 壳的热屈曲 7.3.1 圆柱壳的平衡公式 7.3.2 圆柱壳的热屈曲 7.3.3 圆柱壳在轴向温度场和扭矩下的热屈曲 7.4 层合板的热屈曲 7.5 加筋层压板的热屈曲 参考文献 第8章 热冲击与热疲劳8.1 热冲击 8.1.1 热冲击的温度场 8.1.2 热冲击下的断裂 8.2 热疲劳与寿命的估算 8.2.1 结构材料的热疲劳 8.2.2 结构元件的寿命估算 参考文献 第9章 热非弹性的有关问题9.1 热弹塑性 9.2 塑性蠕变 9.3 黏弹性 9.3.1 等温的本构方程 9.3.2 变温的本构方程 9.4 黏塑性 9.4.1 初边值黏塑性问题 9.4.2 有限元公式的建立 9.4.3 黏塑性解题方法 参考文献 第10章 热结构气动加热模拟试验10.1 气动加热计算 10.1.1 CFD计算法 10.1.2 牛顿冷却定律 10.1.3 壁面对流换热系数的理论分析 10.1.4 艾克特参考温度(焓)法 101.5 TPATH计算程序 10.2 热结构内的热传递 10.3 结构表面的温度计算 10.4 气动加热的地面模拟 10.4.1 原始模拟系统 10.4.2 现代模拟系统 10.4.3 高真空环境的模拟 10.4.4 热防护材料的抗烧蚀性能模拟试验 参考文献 附录组合结构和大型结构的热响应简介 参考文献 编后语 |
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