飞机复合材料结构设计和分析 [Design and Analysis of Composite Structures with Applications to Aerospace Structures]

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[荷] 克里斯托斯·卡萨波格罗 著,颜万亿 译,朱子延 校
图书标签:
  • 复合材料
  • 飞机结构
  • 结构设计
  • 结构分析
  • 航空航天
  • 有限元分析
  • 材料力学
  • 复合材料力学
  • 航空工程
  • 结构优化
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出版社: 上海交通大学出版社
ISBN:9787313076946
版次:1
商品编码:10906270
包装:精装
外文名称:Design and Analysis of Composite Structures with Applications to Aerospace Structures
开本:16开
出版时间:2011-11-01
用纸:

具体描述

内容简介

《飞机复合材料结构设计与分析》是一部论述航空/航天器先进复合材料结构设计和分析的专著,旨在通过经典力学和数学的原理和方法,对航空/航天器结构初步设计阶段出现的关于复合材料部件和构件的大量候选方案进行快速权衡筛选,以求得优选结果,再作详细分析,从而减少对复杂、昂贵的有限元计算的依赖。为此,书中给出一系列相关破坏模式、失效判据和设计准则以及大量的计算方程、半经验公式、构型示例、试验结果和图表。书中重要各章结尾还附有练习,以便读者加深理解并掌握所述方法。
《飞机复合材料结构设计与分析》可供航空/航天器结构设计工程师们在设计中参考使用,也可供各航空航天院校相关专业师生教学参考使用。

作者简介

克里斯托斯·卡萨波格罗,曾获得美国麻省理工学院授予的航空和航天专业理学学士学位和双理学硕士学位(航空和航天专业以及机械工程专业)。自1984年起,投身工业界,先在比奇飞机公司参与全复合材料飞机星际飞船工的研制,然后,在西科斯基飞机公司的结构研究组工作,专门研究全复合材料的科曼奇直升机和其他直升机的复合材料结构分析,并领导内部资助的研究以及由NASA和美国陆军拨款的项目。自2001年起,他已经为在美国的公司就复合材料结构在飞机和直升机上的应用提供咨询。在2007年,他加入荷兰代尔夫特技术大学航宇工程系(航空/航天器结构)的教师队伍,成为一名副教授。他的学术关注点包括复合材料的疲劳和损伤容限,夹层结构的分析,成本和重量设计及优化,以及技术优化。就相关主题他发表了40余篇期刊论文,并拥有3项已授权的或在申请的专利。他还是AIAA、AHS和SAMPE的成员。

目录

1 先进复合材料在飞机结构中的应用
参考文献

2 复合材料成本:定性讨论
2.1 经常性成本
2.2 一次性成本
2.3 工艺选择
2.4 综述和结论
练习
参考文献

3 经典层压板理论的评述
3.1 复合材料:定义、符号和术语
3.2 三维本构方程
3.3 二维本构方程:平面应力
练习
参考文献

4 层压板强度和失效判据的评述
4.1 最大应力失效理论
4.2 最大应变失效理论
4.3 蔡希尔失效理论
4.4 蔡吴失效理论
4.5 其他失效理论
参考文献

5 复合材料结构部件和数学公式
5.1 复合材料机体综述
5.2 控制方程
5.3 控制方程的简化:在具体问题中的应用
5.4 能量法
练习
参考文献

6 复合材料平板的屈曲
6.1 复合材料矩形板在双轴向载荷作用下的屈曲
6.2 复合材料矩形板在单轴向压缩载荷作用下的屈曲
6.3 剪切载荷作用下的复合材料矩形板
6.4 剪切载荷作用下复合材料矩形长板的屈曲
6.5 组合载荷作用下复合材料矩形板的屈曲
6.6 不同边界条件和载荷组合情况下的设计方程
练习
参考文献

7 后屈曲
8 复合材料
9 加强蒙皮结构
10 夹层结构
11 良好设计实践和设计“经验法则”
附录1 缩略语表
附录2 彩色插图

前言/序言


《翼下乾坤:先进材料的飞行轨迹》 本书将带您踏上一段深入探索现代航空器背后材料科学与工程奇迹的旅程。我们将聚焦于那些悄然改变飞行体验、提升性能极限的革命性材料,尤其是那些在精密制造与结构设计领域扮演着至关重要角色的先进材料。 我们将从材料科学的基础理论出发,为您剖析不同类型先进材料的独特性能。例如,在航空领域大放异彩的碳纤维复合材料,我们将深入了解其分子结构、纤维与基体之间的协同作用,以及如何通过精密的工艺设计来发挥其轻质高强、耐疲劳的卓越优势。我们还会探讨玻璃纤维、芳纶纤维等其他高性能纤维的应用,以及不同聚合物基体(如环氧树脂、聚氨酯等)的选择如何影响最终材料的力学性能、耐热性及环境适应性。 接着,我们将进入结构设计的核心领域。本书将详细阐述如何基于先进材料的特性,进行创新性的结构设计。您将了解到,与传统金属材料不同,复合材料的设计不仅仅是简单的几何形状叠加,而是需要充分考虑纤维铺层方向、厚度变化、连接方式以及载荷传递路径。我们将深入探讨诸如仿生学设计、拓扑优化等前沿设计理念在航空结构中的应用,揭示工程师们如何通过巧妙的设计,在保证结构安全性的前提下,最大限度地减轻结构重量,从而提高燃油效率和飞行性能。 本书还将深入剖析结构分析的关键技术。我们将介绍有限元分析(FEA)等数值仿真方法在预测复合材料结构在各种载荷和环境下(如拉伸、压缩、弯曲、冲击、高温、低温等)的力学响应中的应用。您将了解如何建立精确的模型,设置恰当的边界条件和载荷,以及如何解释和验证仿真结果,以确保设计方案的可靠性和安全性。此外,我们还将讨论失效模式分析、疲劳寿命评估以及结构可靠性工程等内容,为理解和预测材料在实际服役过程中的表现提供坚实的基础。 在应用层面,本书将通过丰富的案例研究,展示先进材料在不同航空器部件中的实际应用。从轻巧而坚固的机翼和机身,到复杂精密的发动机短舱,再到高性能的起落架和操纵面,您将看到这些先进材料如何被巧妙地运用,以满足各种严苛的设计要求。我们将分析不同部件在载荷、环境和性能上的特定需求,以及设计师如何选择合适的材料和结构形式来应对这些挑战。 此外,本书还将展望先进材料在航空领域未来的发展趋势。我们将探讨纳米材料、智能复合材料、增材制造(3D打印)等新兴技术如何为航空结构设计带来新的可能,以及它们在提升结构性能、实现功能集成和降低制造成本方面的巨大潜力。 《翼下乾坤:先进材料的飞行轨迹》 旨在为工程师、研究人员、学生以及对航空科技充满兴趣的读者提供一个全面而深入的视角,理解支撑现代飞行器翱翔蓝天的材料科学与工程智慧。本书不仅仅是一本技术手册,更是一次对人类工程智慧与创新精神的致敬,带领您一同感受材料如何塑造飞行的未来。

用户评价

评分

作为一个在航空制造企业工作的技术人员,我每天都在与各种材料打交道,其中复合材料的使用率越来越高。我看到这本书的名字,立刻觉得它非常实用。我主要关注的是“设计和分析”这两个方面,因为这直接关系到我们生产出来的零件是否合格。我希望这本书能够提供一些具体的设计指南和规范,例如,在设计翼盒、机身段等关键结构时,应该遵循哪些设计原则?如何进行应力集中分析,以避免出现潜在的失效风险?在分析方面,我最关心的是如何利用有限元软件进行精确的仿真分析。书中是否会详细介绍在ANSYS, Abaqus等主流软件中,如何建立复合材料的材料模型,如何定义铺层顺序和方向,以及如何设置加载条件和边界约束?更重要的是,我希望能够学习到如何解释分析结果,如何识别潜在的设计缺陷,并提出改进措施。我期待书中能够包含一些常见的失效模式分析,例如分层、纤维断裂、基体开裂等,以及相应的预防和处理方法。如果书中能够提供一些关于工艺参数对结构性能影响的分析,例如固化温度、压力、铺层方式等,那将对我们车间的生产实践非常有指导意义。我希望这本书能够成为我们团队的技术手册,帮助我们提高设计精度和产品质量。

评分

我是一名正在攻读航空航天专业硕士的学生,即将进入毕业设计的阶段,我的课题方向与飞机机翼的轻量化设计有关,其中复合材料的应用是关键。我一直在寻找一本能够提供系统性理论指导和实用性分析方法的书籍,而《飞机复合材料结构设计和分析》这个书名正是我所需要的。我期望这本书能够全面梳理复合材料在飞机结构设计中的理论基础,包括宏观力学、微观力学以及损伤力学等。在设计方法方面,我希望能够详细了解复合材料结构的优化设计策略,例如,如何利用拓扑优化、尺寸优化等方法,在满足强度、刚度等设计要求的前提下,最大程度地减轻结构重量。在分析方法方面,我期待能够学习到如何利用先进的有限元分析软件,对复合材料结构进行详细的力学性能评估,包括静态强度分析、动态响应分析、疲劳寿命预测以及损伤容限评估等。我尤其关注的是,书中是否会介绍一些损伤累积模型和失效准则,以便能够更准确地预测复合材料结构的失效行为。此外,如果书中能够包含一些关于复合材料结构设计实例的介绍,例如,某型飞机的机翼、尾翼等关键部件的设计流程和分析过程,那将对我完成毕业设计有极大的帮助。我希望这本书能够成为我的研究助手,帮助我解决在课题研究中遇到的各种难题,并为我未来的学术研究打下坚实的基础。

评分

作为一个对航空工程充满好奇的爱好者,尽管我不是专业工程师,但“飞机复合材料结构设计和分析”这个书名依然让我心生向往。我一直对那些翱翔天际的庞然大物充满敬畏,而我知道,现代飞机的设计和制造,尤其是在材料科学方面,经历了翻天覆地的变革。复合材料的引入,无疑是其中最令人瞩目的进展之一。我希望这本书能够用一种相对易懂的方式,为我揭示复合材料在飞机制造中的奥秘。比如,它是否会解释,为什么航空工程师们如此青睐复合材料?它们究竟是如何克服传统金属材料的局限性的?书中是否会用一些生动的比喻或者图解,来帮助我理解复合材料的层叠结构、纤维方向如何影响其整体性能?我特别感兴趣的是,这种材料的“分析”过程是怎样的?是不是就像给飞机做一次精密的“体检”,找出它可能存在的“隐患”?我希望书中能够介绍一些基础的分析概念,例如应力、应变、断裂韧性等等,并说明这些概念是如何应用于复合材料的。此外,如果书中能够涉及一些复合材料的“历史”,例如它的发展历程,或者一些标志性的飞机型号是如何率先应用复合材料的,那将更有趣。我期待这本书能够激发我对航空科学的进一步探索,让我能够更深刻地理解现代飞机的设计哲学,而不是仅仅停留在“坐飞机”的层面。

评分

我是一名材料学的博士生,我的研究方向与高分子复合材料密切相关,而航空工程一直是我的一个潜在应用领域。因此,当我看到《飞机复合材料结构设计和分析》这本书时,我感到非常兴奋。我期望这本书能够深入探讨复合材料在航空结构中的应用,不仅仅是停留在宏观的设计层面,更希望能够深入到微观的材料性能与结构行为之间的关联。我希望书中能够详细介绍各种先进复合材料的性能表征方法,例如拉伸强度、弯曲模量、冲击韧性、疲劳寿命等,以及这些性能是如何受到纤维类型、基体材料、界面特性以及制造工艺的影响。在设计方面,我希望能够看到关于损伤容限设计(Damage Tolerance Design)的深入讨论,包括如何评估和预测复合材料结构在承受冲击、疲劳载荷后出现的损伤,以及如何通过结构设计来提高其抗损伤能力。在分析方面,我非常期待能够看到关于复合材料非线性行为的分析方法,例如纤维断裂、基体开裂、分层等失效模式的模拟和预测。此外,如果书中能够涉及复合材料结构的健康监测(Structural Health Monitoring, SHM)技术,例如传感器网络的布置、损伤识别算法等,那将对我未来的研究工作提供巨大的启发。我希望这本书能够成为我连接材料科学与航空工程的桥梁,帮助我构建更全面的知识体系。

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我是一名在航空公司工作的维护工程师,虽然我的主要职责是保证飞机的安全运行,但我对飞机设计和制造背后的原理也非常感兴趣,特别是复合材料的应用,它正在改变着飞机的维护方式和理念。我希望《飞机复合材料结构设计和分析》这本书能够帮助我理解,为什么越来越多的飞机部件采用复合材料,以及这些材料的特性对维护工作意味着什么。我希望书中能够解释,复合材料结构在承受正常载荷和异常情况(如鸟击、地面撞击)时,是如何表现出不同的反应的。在“设计”方面,我希望能够了解到,工程师们是如何在设计阶段就考虑到维护的便利性和成本效益的。例如,复合材料部件的寿命预期是多久?它们是否比金属部件更容易受损,或者更难修复?在“分析”方面,我希望能够理解,当复合材料部件出现损伤时,是如何被检测和评估的。书中是否会介绍一些无损检测(NDT)技术在复合材料结构中的应用,例如超声波、X射线等?我希望能了解到,如何根据分析结果来判断一个损伤是否影响飞机的安全,以及是否需要进行维修或更换。如果书中能够提供一些关于复合材料结构维修方法的概述,例如,如何进行修补,或者何时需要更换整个部件,那将对我日常的工作非常有帮助。我希望这本书能够让我对飞机的“身体”有更深的理解,从而更好地履行我的职责。

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作为一个对工程美学和技术创新有高度追求的读者,我一直对那些能够将科学原理与艺术形态完美结合的设计着迷。《飞机复合材料结构设计和分析》这个书名,在我看来,就蕴含着一种独特的魅力。我知道,复合材料的引入,不仅仅是为了追求极致的性能,更是为了实现一种更加优雅、更加高效的飞行器设计。我希望书中能够展现出,在“设计”这个环节,是如何将科学的严谨性与艺术的创造性融合在一起的。例如,工程师们是如何利用复合材料的自由成形性,创造出那些充满未来感的机身线条,或者那些效率极高的翼型?我希望书中能够解答,复合材料是如何帮助设计师们突破传统金属材料的束缚,实现那些以前看似不可能的设计。在“分析”方面,我希望能够看到,这背后是如何用科学的语言来验证和支撑这些设计理念的。是不是就像音乐家在分析乐谱,通过数学和逻辑来理解音乐的和谐与韵律?我期待书中能够提供一些关于复合材料结构在受力时,如何产生微妙变形,以及如何通过精密的计算来确保这些变形在可控范围内的信息。如果书中能够穿插一些关于航空历史上的那些“大胆”的设计,以及这些设计是如何在复合材料技术的助力下得以实现的,那将更具启发性。我希望这本书能够让我感受到,技术不仅仅是冰冷的数字和公式,更是人类智慧与想象力的结晶。

评分

这本书的封面,那种深邃的蓝色调,加上一本正经的标题,瞬间就吸引了我。我是一名航空工程师,主要从事飞机结构的研发工作,所以“飞机复合材料结构设计和分析”这几个字对我来说简直是福音。我一直觉得,在航空领域,复合材料的应用是未来发展的必然趋势,其轻质高强、耐腐蚀等特性,为飞机的性能提升和燃油经济性带来了巨大的潜力。我迫切地想知道,这本书是否能够系统地阐述复合材料在飞机结构设计中的原理、方法和技术细节,尤其是在疲劳、损伤容限、以及复合材料的制造工艺方面,我非常期待能够获得更深入的见解。例如,书中是否会详细介绍CFRP(碳纤维增强聚合物)等常见复合材料的力学性能,以及如何根据具体的载荷和环境条件,选择最合适的材料体系?在设计方面,是否会涉及蒙皮-加强筋结构、蜂窝夹层结构等不同构型的设计原则和优化方法?在分析方面,是否会涵盖有限元分析(FEA)在复合材料结构中的应用,包括材料模型的建立、失效准则的选取,以及如何进行非线性分析和优化?我非常希望这本书能够成为我工作中的一本实用工具书,能够帮助我解决在实际工程中遇到的各种技术难题,并且能够为我提供一些创新的设计思路和分析方法。同时,我也希望书中能够包含一些实际的工程案例,通过这些案例,我能够更好地理解书中理论知识的应用,并且能够从中学习到一些宝贵的经验和教训。我对这本书的期待值非常高,希望它能够不辜负我的期望。

评分

我是一名航空院校的学生,即将进入高年级学习,复合材料是课程中的一个重要组成部分,我希望能够找到一本既有深度又不失广度的参考书。我看到《飞机复合材料结构设计和分析》这本书,觉得它非常符合我的需求。我期望这本书能够系统地介绍复合材料在航空结构设计中的基本原理,包括材料特性、铺层设计、界面粘接等。在设计方法方面,我希望能够深入学习到结构优化技术,例如,如何利用遗传算法、模拟退火等优化算法,在满足性能要求的前提下,实现结构的轻量化。在分析方法方面,我期待能够掌握复合材料结构的损伤评估和预测技术,包括疲劳分析、断裂力学分析、冲击损伤分析等。我特别关注的是,书中是否会介绍一些先进的分析工具和技术,例如,多尺度分析、损伤累积模型等,这些对于理解和预测复合材料结构的复杂行为至关重要。此外,如果书中能够包含一些关于复合材料在不同飞机部件(如机翼、机身、起落架等)中的应用案例,并分析其设计和分析的要点,那将极大地拓宽我的视野,并为我未来的专业学习和研究提供宝贵的参考。我希望这本书能够成为我的学习伙伴,帮助我扎实掌握复合材料领域的知识。

评分

作为一个对工程技术充满热情的普通读者,我对于“飞机复合材料结构设计和分析”这个主题非常感兴趣,尽管我没有专业背景,但我总是被那些能够改变世界的技术所吸引。我知道,材料是现代工业的基石,而复合材料的出现,无疑是材料科学领域的一大飞跃。我希望这本书能够用一种循序渐进、通俗易懂的方式,向我介绍复合材料是如何被应用于飞机制造的。我希望能了解到,为什么传统的金属材料不再是唯一的选择,复合材料有哪些独特的优势,例如,它们是如何实现“以柔克刚”,或者“以轻胜重”的?在“设计”方面,我希望能够看到一些关于创意和智慧的体现。例如,工程师们是如何利用复合材料的特性,设计出那些流线型、空气动力学效率极高的机翼,或者那些更加坚固耐用的机身?在“分析”方面,我希望能够理解,这背后究竟是怎样的科学原理在支撑着飞机的安全?是不是就像医生在给病人做CT扫描一样,能够发现潜在的“病灶”?我尤其希望书中能够用一些形象的比喻,来解释一些技术性的概念,例如,什么是“应力”,什么是“应变”,它们又是如何影响材料的性能的。如果书中能够穿插一些关于复合材料制造过程的介绍,例如,那些精密的自动化设备是如何将纤维和树脂组合在一起的,那将更具吸引力。我期待这本书能够为我打开一扇通往航空科技世界的大门。

评分

我对航空历史和技术发展有着浓厚的兴趣,特别是近几十年来,复合材料的出现对航空工业产生了革命性的影响。我希望能通过阅读《飞机复合材料结构设计和分析》这本书,更深入地了解这一技术革新背后的故事和原理。《飞机复合材料结构设计和分析》不仅仅是一个技术性的书名,在我看来,它代表着一种全新的设计理念和工程实践。我希望书中能够追溯复合材料在飞机设计中的发展脉络,从最初的尝试到如今的广泛应用,例如,介绍早期使用复合材料的标志性飞机型号,以及它们在性能上的突破。在设计方面,我期待能够了解到,复合材料是如何改变了传统的设计流程和思考方式,例如,如何从最初的材料选择,到最终的结构布局,再到性能的优化,整个过程是如何进行的?我特别好奇的是,设计师们在面对复合材料独有的性能特点时,会采用哪些创新的设计手法?在分析方面,我希望能看到一些通俗易懂的解释,说明为什么需要对复合材料结构进行如此细致和复杂的分析,以及这些分析是如何确保飞行安全的。如果书中能够穿插一些历史性的事件,例如,某个飞机在设计或制造过程中,因为对复合材料理解不足而遇到的挑战,以及如何克服这些挑战,那将更具吸引力。我希望这本书能够让我感受到,技术进步背后的人类智慧和不懈努力。

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最近要研究复合材料的一些内容,买来参考

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不错。。。。。。。。。。。。

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非常满意,五星

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很好,不错,物流很快

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挺好的

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送货速度非常快,印刷质量很好。

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给老公买的,不知道怎么样

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