飞机设计手册20 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787801345301

丛书系列:飞机设计手册

图书标签:

• 飞机设计
• 航空工程
• 空气动力学
• 结构力学
• 飞行控制
• 系统工程
• 设计手册
• 航空航天
• 工程技术
• 专业参考

现代工程力学基础：结构强度与材料行为的深度解析 （一） 绪论：工程设计中的力学基石 本书旨在为航空航天、土木工程、机械制造等领域的工程师、研究人员及高年级学生提供一套全面、深入且高度实用的现代工程力学理论与应用体系。我们深知，任何结构的设计与安全评估，其核心都植根于对材料在载荷作用下响应的精确理解。本书的重点不在于重复高中物理中的基础概念，而是聚焦于连续介质力学的前沿进展以及在复杂工程场景中的精确建模。 我们从弹性力学的基本假设出发，详细阐述了应力与应变张量的定义、转换规则（如莫尔圆在三维空间中的推广应用），以及它们之间的本构关系。特别地，本书对线弹性理论进行了详尽的论述，包括各向同性、正交各向异性和材料非线性引入的复杂性。我们引入了应变梯度理论的初步概念，用以解释材料在微观尺度或高梯度载荷下的尺寸效应，这是传统柯西应力理论难以完全解释的现象。 （二） 结构分析的核心：梁、板与壳的非线性理论 工程结构的主体往往由梁、板和壳体构成。本书将传统欧拉-伯努利梁理论和经典薄板理论的局限性进行了剖析，并着重介绍了修正剪切变形理论（CST）和一、二阶剪切变形理论（Timoshenko理论的现代发展）在分析高厚比结构中的适用性与精度。 在板壳理论部分，我们投入了大量的篇幅讨论薄壳的几何非线性和曲面应变。例如，对具有鞍形或锥形复杂曲面的结构，如何建立精确的微分方程组。我们详细推导了布雷特（Bredt-Batho）公式在扭转问题中的应用，并扩展到变截面和非均匀材料轴的扭转分析。对于受压或受弯的薄壁结构，屈曲分析是至关重要的。本书不仅涵盖了经典的欧拉屈曲公式，还深入探讨了非线性屈曲（如后屈曲行为）和振动屈曲的耦合问题，这些在轻量化结构设计中极为关键。 （三） 疲劳、断裂力学与可靠性评估 材料的失效不仅仅是静载荷下的屈服或极限承载，更常常由时间依赖的损伤累积——疲劳——所致。本书的第三部分是关于结构可靠性与寿命预测的权威指南。 我们系统地回顾了高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的经验法则与物理模型。在HCF方面，重点在于应力-寿命（S-N）曲线的修正，考虑环境（如腐蚀、温度）和应力集中效应。在LCF部分，我们深入讲解了Manson-Coffin法则的物理基础，并探讨了局部应变控制法在塑性变形区域寿命预测中的应用。 断裂力学部分，本书超越了简单的Griffith能量判据，聚焦于线弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM）。我们详细分析了应力强度因子（K因子）的计算方法，包括边缘裂纹、内部裂纹和复杂的混合模式（Mode I, II, III）的叠加。对于EPFM，J积分和裂纹尖端张开位移（CTOD）被作为评估材料抗断裂韧性的核心工具。此外，本书还纳入了疲劳裂纹的萌生与扩展的耦合模型，例如Paris法则在不同载荷条件下的参数修正。 （四） 高级主题：非线性与动态响应 现代工程系统面临的载荷往往是瞬态的、高频的或涉及大变形的。因此，对结构的非线性动力学响应的掌握是高级设计的必备技能。 在非线性材料模型方面，我们详细介绍了粘弹性、粘塑性和超弹性材料的本构方程，这些对于聚合物、复合材料和橡胶部件的建模至关重要。我们对比了诸如Prandtl-Reuss与Ogden等模型的适用范围。 在动态分析中，本书侧重于模态叠加法在求解线性瞬态响应中的效率，并详细讨论了直接积分法（如Newmark-β法和中心差分法）在处理高度非线性问题时的稳定性和精度控制。一个重要的章节专门讨论了冲击载荷响应，包括对材料的动态应变率效应（Strain Rate Dependency）的量化分析及其在有限元模拟中的实现。 （五） 复合材料与先进结构设计 随着高性能材料的普及，特别是纤维增强复合材料（FRPs）和夹层结构的应用，传统的各向同性假设已无法满足精度要求。本书的最后部分专门针对层合板力学进行了深入探讨。 我们推导了经典的层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT），并重点分析了剪切耦合效应对整体结构刚度的影响。对于厚层合板，本书引入了分层理论（如第一阶和更高阶剪切变形理论）来准确捕捉层间脱粘和剪切变形。在设计应用层面，我们讨论了铺层设计优化以抵抗特定方向的载荷，以及引入损伤容限（Damage Tolerance）的概念，以确保复合结构在局部损伤后仍能保持足够的剩余强度。 本书的最终目标是提供一个坚实的理论基础，使读者能够自信地运用现代计算工具（如有限元分析软件）并对其输出结果进行批判性的工程评估，从而设计出更安全、更轻量化、更可靠的工程结构。本书的叙述逻辑严谨，数学推导详尽，并辅以大量的工程实例说明理论的实际意义。

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