民机结构分析和设计 第2册 民机结构分析手册【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第1章 民机全机有限元建模方法研究1

1.1 全局有限元建模准则1

1.1.1 有限元模型定义1

1.1.2 NASTRAN卡片使用规定8

1.1.3 飞机建模通用界面要求9

1.1.4 飞机有限元建模原则10

1.1.5 典型结构模型简化规定（金属材料结构）17

1.1.6 典型结构模型简化规定（复合材料结构）19

1.2 全局有限元模型验证23

1.3 模型管理71

1.3.1 模型命名规定71

1.3.2 模型提交71

1.3.3 复合材料外翼有限元模型归档管理71

1.4 飞机典型结构有限元分析72

1.4.1 机身结构的有限元分析72

1.4.2 机翼、尾翼结构的有限元分析73

参考文献74

附录1 基于区域的复合材料建模方法75

附录2 基于板层的建模方法76

第2章 加筋板结构分析方法81

2.0 符号说明81

2.1 加筋板结构失效形式82

2.2 壁板的拉伸强度82

2.2.1 NASA TN D-1259方法82

2.2.2 国外某公司工程方法82

2.3 壁板压缩强度84

2.3.1 蒙皮屈曲应力84

2.3.2 长方形蒙皮屈曲应力84

2.3.3 三角形蒙皮压缩屈曲应力86

2.3.4 锥形蒙皮屈曲应力87

2.3.5 平行四边形蒙皮屈曲应力89

2.3.6 长方形蒙皮在线性变化轴力作用下的屈曲应力89

2.3.7 桁条的局部失稳分析92

2.3.8 桁条的压损应力96

2.3.9 壁板的压缩破坏102

2.3.10 工程实例107

2.4 壁板剪切强度109

2.4.1 蒙皮的抗剪强度109

2.4.2 壁板剪切屈曲110

2.4.3 壁板不完全张力场分析114

2.4.4 工程实例120

2.5 壁板压剪、拉剪屈曲分析125

2.5.1 壁板压剪屈曲应力125

2.5.2 拉剪屈曲应力125

2.5.3 工程实例125

参考文献126

第3章 板壳结构屈曲分析方法127

3.0 符号说明127

3.1 板壳结构典型失效形式分析129

3.2 平板结构屈曲分析130

3.2.1 矩形平板结构屈曲分析流程130

3.2.2 矩形平板的屈曲分析130

3.2.3 平行四边形平板的屈曲分析149

3.2.4 三角形平板的屈曲分析152

3.2.5 梯形平板的屈曲分析154

3.2.6 平板结构过屈曲及张力场分析方法157

3.2.7 平板的破坏161

3.3 曲板结构屈曲分析163

3.3.1 曲板结构的分析流程163

3.3.2 矩形曲板的屈曲分析164

3.3.3 塑性修正172

3.4 圆筒结构屈曲分析174

3.4.1 圆筒结构屈曲分析概要174

3.4.2 轴压载荷作用下的圆筒壳的屈曲分析174

3.4.3 纯弯曲载荷作用下的圆筒壳的屈曲分析178

3.4.4 纯扭载荷作用下的圆筒壳的屈曲分析179

3.4.5 横向剪切载荷作用下的圆筒壳的屈曲分析181

3.4.6 外压载荷作用下的圆筒壳的屈曲分析181

3.4.7 复杂载荷作用下的圆筒壳的屈曲分析182

3.4.8 薄壁锥壳和截锥壳的屈曲分析185

3.4.9 椭圆筒壳的屈曲分析190

3.4.10 球面曲板的屈曲分析191

3.5 板壳结构屈曲问题的有限元分析技术192

3.5.1 矩形平板稳定性分析有限元方法192

3.5.2 三角形平板屈曲分析有限元方法193

3.5.3 曲板的屈曲分析有限元方法194

参考文献195

第4章 加筋件结构分析方法197

4.0 符号说明197

4.1 加筋件结构典型失效形式分析199

4.2 加筋件总体屈曲分析200

4.2.1 临界应力方程200

4.2.2 端部支持系数201

4.2.3 切线模量Et201

4.2.4 设计曲线204

4.3 加筋件的扭转失稳204

4.3.1 加筋件具有两根对称轴线剖面的扭转稳定性204

4.3.2 加筋件具有一根对称轴线剖面的扭转稳定性205

4.3.3 加筋件具有非对称剖面的扭转稳定性205

4.4 加筋件局部屈曲分析205

4.4.1 板元法206

4.4.2 I形、Z形以及槽形加筋件局部屈曲分析方法210

4.4.3 Z型加筋件局部屈曲分析方法212

4.4.4 槽形加筋件局部屈曲分析方法218

4.5 铆钉间屈曲分析方法226

4.6 加筋件结构有限元分析227

4.6.1 加筋件有限元建模227

4.6.2 角材的模拟228

4.6.3 多钉连接有限元模拟229

参考文献230

第5章 薄板梁结构分析方法231

5.0 符号说明231

5.1 薄板梁结构典型失效形式233

5.2 腹板应力分析233

5.2.1 剪力场状态下腹板应力233

5.2.2 腹板剪切失稳234

5.2.3 弯曲失稳236

5.2.4 复合载荷作用下的稳定性237

5.3 对角拉伸腹板分析240

5.3.1 张力场类型240

5.3.2 完全张力场240

5.3.3 不完全张力场242

5.3.4 梁缘条应力245

5.3.5 支柱应力246

5.3.6 端部框与开口框的计算246

5.3.7 张力场应用算例248

5.4 缘条应力分析251

5.4.1 缘条设计许用应力252

5.4.2 设计许用应力载荷下的应力-应变关系252

5.4.3 缘条强度252

5.4.4 斜缘条的抗剪能力253

5.5 紧固件受载分析方法253

5.5.1 腹板与缘条、腹板与端加筋支柱的连接253

5.5.2 腹板与加筋支柱的单面连接254

5.5.3 加筋支柱与腹板的连接254

5.6 薄板梁有限元分析255

参考文献257

第6章 耳片结构分析方法259

6.0 符号说明259

6.1 耳片结构典型失效形式263

6.1.1 主方向263

6.1.2 失效模式264

6.2 轴向载荷分析方法266

6.2.1 剪切-挤压破坏266

6.2.2 拉伸破坏266

6.2.3 屈服破坏——耳片268

6.2.4 耳片轴向许用应力计算流程图268

6.3 横向载荷分析方法270

6.3.1 极限载荷270

6.3.2 屈服载荷271

6.3.3 确定屈服载荷271

6.3.4 横向载荷作用时的许用载荷计算流程272

6.4 斜向载荷分析方法273

6.5 挤压载荷分析方法274

6.6 销钉分析方法274

6.6.1 销钉剪切274

6.6.2 销钉弯曲274

6.7 实例283

6.7.1 基本参数283

6.7.2 耳片受力分析283

6.7.3 销钉应力286

参考文献287

第7章 加强孔结构分析方法289

7.0 符号说明289

7.1 概述290

7.1.1 术语（定义）290

7.1.2 行为和失效模式290

7.1.3 方法介绍290

7.2 数据准备291

7.2.1 材料参数291

7.2.2 几何参数291

7.3 一般方法292

7.3.1 应力集中系数Kt的计算292

7.3.2 等效应力σequi的计算294

7.3.3 考虑过渡半径情况295

7.3.4 紧固加强件中紧固件的载荷295

7.4 基本数据300

7.4.1 几何效率系数η的计算300

7.4.2 Kt的计算303

7.5 流程图318

7.6 实例318

7.6.1 含宽对称加强件的圆孔318

7.6.2 含紧凑非对称窄加强件的椭圆孔320

7.6.3 含衬套加强件的圆孔321

7.6.4 三角形孔的加强件322

7.6.5 渐变厚度加强件323

参考文献325

第8章 螺栓和铆钉连接分析方法327

8.0 符号说明327

8.1 螺栓和铆钉典型连接及失效形式329

8.2 剪切载荷分析方法329

8.2.1 金属板破坏330

8.2.2 剪切／挤压／过渡破坏334

8.2.3 用于修补的加大紧固件339

8.2.4 螺栓-螺母组合和锁紧螺栓-垫圈组合339

8.2.5 预紧力的影响339

8.2.6 周围结构的影响339

8.2.7 一般剪切连接件静强度的确定339

8.3 拉伸载荷分析方法研究341

8.3.1 失效模式（极限载荷）341

8.3.2 静强度设计值（极限拉伸强度）342

8.3.3 静强度设计值（屈服拉伸强度）346

8.3.4 预紧力的影响346

8.4 剪切／拉伸分析方法研究352

8.4.1 剪切／拉伸载荷作用下连接件的静强度确定352

8.4.2 预紧力对剪切／拉伸相互作用准则的影响352

8.4.3 剪切／拉伸相互作用安全系数计算352

8.5 带预紧力螺钉接触的有限元分析实例356

8.5.1 问题描述356

8.5.2 分析步骤356

参考文献361

第9章 复合材料层合板结构分析方法363

9.0 符号说明363

9.1 复合材料层合板失效准则366

9.1.1 复合材料层合板失效分析方法介绍366

9.1.2 层合板单层内的失效模式366

9.1.3 层合板层间失效模式368

9.2 复合材料层合板面内／弯曲／横向剪切分析方法研究368

9.2.1 复合材料层合板应力分析368

9.2.2 复合材料层合板失效准则377

9.2.3 复合材料层合板失效分析381

9.2.4 算例分析381

9.3 复合材料层合板屈曲分析方法384

9.3.1 层合板屈曲分析方法介绍384

9.3.2 正交各向异性矩形层合板在单轴压缩载荷的屈曲分析385

9.3.3 正交各向异性矩形平板在双轴压缩载荷的屈曲分析387

9.3.4 正交各向异性矩形层合板的剪切屈曲分析388

9.3.5 正交各向异性矩形层合板在压缩-剪切耦合载荷的屈曲分析389

9.3.6 算例分析389

9.4 复合材料层合板开口结构分析方法390

9.4.1 层合板开口结构分析方法介绍390

9.4.2 孔的尺寸影响392

9.4.3 失效准则393

9.4.4 算例分析394

参考文献395

第10章 复合材料夹层板结构分析方法397

10.0 符号说明397

10.1 夹层板结构失效准则399

10.1.1 夹层板结构分析方法介绍399

10.1.2 基本参数399

10.1.3 夹层板结构失效模式399

10.2 夹层板结构面内／弯曲／横向剪切分析方法402

10.2.1 夹层结构的基本性能402

10.2.2 复合材料夹层板应力分析工程方法（面内／弯曲／横向剪切分析方法）402

10.2.3 方法算例408

10.3 夹层板结构屈曲分析方法411

10.3.1 复合材料夹层板局部屈曲分析方法411

10.3.2 复合材料夹层板总体屈曲分析方法研究414

10.3.3 算例夹层板稳定性分析416

10.4 夹层板损伤容限分析416

10.4.1 Lie模型416

10.4.2 Cairns模型416

10.4.3 Kassapoglou模型417

10.4.4 Minguet模型418

10.4.5 Tsang模型419

参考文献419

第11章 复合材料连接结构分析方法421

11.0 符号说明421

11.1 复合材料螺栓连接分析423

11.1.1 复合材料螺栓连接分析方法介绍423

11.1.2 复合材料螺栓连接分析方法423

11.1.3 复合材料机械连接的破坏模式423

11.1.4 单钉连接强度校核方法424

11.1.5 复合材料单钉连接经验分析方法428

11.1.6 复合材料结构多钉连接钉载分配分析430

11.1.7 多钉连接强度校核436

11.1.8 复合材料拉脱强度分析437

11.1.9 机械连接疲劳437

11.2 复合材料胶结连接分析方法438

11.2.1 胶接连接分析方法438

11.2.2 胶接连接的基本形式439

11.2.3 胶接连接的基本破坏模式439

11.2.4 单搭接接头应力及强度分析440

11.2.5 双搭接接头应力及强度分析443

11.2.6 楔形搭接接头应力及强度分析444

11.2.7 阶梯式接头应力及强度分析445

11.2.8 胶接接头分析算例447

11.3 复合材料结构的相关适航要求449

11.3.1 条款CCAR25.6 13材料的强度性能和设计值450

11.3.2 条款CCAR25.3 05强度和变形450

11.3.3 复合材料结构“积木式”验证方法451

参考文献452

第12章 典型民机结构强度试验453

12.1 材料、元件及细节试验453

12.1.1 试验的目的及意义453

12.1.2 试验的主要对象及考核内容453

12.1.3 试验的技术要求及依据454

12.1.4 试验实施注意事项456

12.1.5 试验结果数据处理456

12.1.6 典型的试验项目及技术简介458

12.1.7 试验中常用的配套设备、仪器以及相关技术467

12.2 结构组件试验467

12.2.1 试验目的及意义467

12.2.2 试验的主要对象及考核内容467

12.2.3 试验件的设计、制造468

12.2.4 试验载荷468

12.2.5 试验夹具的设计、制造468

12.2.6 试验实施469

12.2.7 试验结果数据分析处理469

12.2.8 典型的试验项目及技术简介470

12.2.9 试验中常用的配套设备、仪器476

12.3 部件试验477

12.3.1 试验目的及意义477

12.3.2 试验项目及考核内容477

12.3.3 试验件的设计、制造479

12.3.4 试验件的支持479

12.3.5 试验载荷处理479

12.3.6 试验夹具的设计481

12.3.7 试验实施481

12.3.8 试验数据处理481

12.3.9 典型部件试验482

12.3.10 试验中常用的配套设备、仪器485

12.4 全机静强度试验485

12.4.1 试验目的485

12.4.2 试验项目486

12.4.3 试验顺序486

12.4.4 试验件486

12.4.5 试验设计487

12.4.6 静强度试验程序489

12.4.7 试验主要设备和基础设施491

12.5 全机疲劳和损伤容限试验494

12.5.1 试验目的494

12.5.2 试验规划494

12.5.3 试验设计495

12.5.4 试验安全保护496

12.5.5 试验主要设备和基础设施497

参考文献497