飞行器复合材料结构设计基础

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邓忠民 编
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出版社: 北京航空航天大学出版社
ISBN:9787512416055
版次:1
商品编码:11654325
包装:平装
开本:16开
出版时间:2015-02-01
用纸:胶版纸

具体描述

内容简介

  复合材料已成为航空航天领域内的主要结构材料之一。本书是为飞行器设计、结构力学专业本科高年级学生和研究生编写的教材,包括复合材料单层板、层合板的刚度和强度,复合材料结构力学,复合材料连接件的设计,复合材料结构设计方法与特点等内容,同时给出了飞机中央翼盒结构设计和纤维缠绕内容器结构设计两个示例。
  《飞行器复合材料结构设计基础》主要作为高等院校本科生及研究生的教学用书,也可作为从事飞行器复合材料结构设计与分析的工程技术人员和研究人员的参考书。

前言/序言

  飞行器复合材料结构设计基础
  先进复合材料于20世纪60年代问世后,在航空航天结构上应用复合材料所带来的减重效果和综合性能显著提高,使复合材料成为了飞行器的主要结构材料之一。
  本书是在现有的国内外一些复合材料结构设计、复合材料力学相关教材和资料的基础上,结合编者10余年为飞行器设计专业学生主讲飞行器复合材料结构设计基础课程的体会编撰而成,希望它能为飞行器设计及其他相关的工程结构设计专业的学生掌握这方面的知识发挥一定的作用。
  本书内容包括复合材料力学、复合材料结构力学及复合材料结构设计相关内容。复合材料力学习惯上是指复合材料的材料力学部分,这部分内容为第2、3章;而复合材料结构(如梁、板结构等)的力学部分称为复合材料结构力学,为第4章;5~8章则分别介绍了连接件的设计基础、复合材料结构设计方法与特点,以及复合材料结构设计案例。
  本书承蒙中国科学院力学研究所武晓雷研究员审阅全稿,并提出了宝贵意见,在此表示衷心的感谢。
  在本书的编写过程中,还分别得到了研究生高小军、朱付涛、熊旭军、李哓旺、高阳、常振国等的支持和帮助,在此一并表示感谢。
  本书的出版得到北京航空航天大学宇航学院和北京航空航天大学出版社的支持。
  书中如有疏漏或错误,敬请读者不吝指出,以便再版时修正。
  作者2014年9月10日


《航空航天材料科学与工程:前沿进展与应用》 本书旨在全面梳理和深入探讨航空航天领域材料科学与工程的最新发展动态、关键技术突破以及在实际工程中的广泛应用。内容涵盖了从基础理论到前沿研究,再到未来趋势的各个层面,为从事航空航天材料研发、设计、制造、测试与维护的工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一份权威且实用的参考。 第一部分:基础理论与性能表征 本部分将从材料科学的基本原理出发,系统介绍航空航天领域常用材料的微观结构、宏观性能及其相互关系。内容包括: 高性能金属合金: 深入探讨铝合金、钛合金、高温镍基合金等在航空航天器中的应用原理、性能优势(如高比强度、耐高温性、抗疲劳性)以及失效机制。重点分析其微观组织调控、强化机制和加工工艺对性能的影响。 陶瓷与陶瓷基复合材料: 聚焦于航空发动机耐高温部件、隔热瓦等关键应用,解析陶瓷材料的独特性能(如高硬度、耐高温、耐腐蚀)及其脆性挑战。详细介绍陶瓷基复合材料(CMCs)的结构设计、增强体选择、界面优化等,以提升其断裂韧性和可靠性。 聚合物与聚合物基复合材料: 阐述高分子材料在航空结构中的轻量化优势,重点分析碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料的力学性能、疲劳行为、湿热老化等问题。探讨树脂基体的发展趋势,如热固性与热塑性树脂的性能差异及应用选择。 金属基复合材料(MMCs): 介绍利用金属基体与陶瓷或金属颗粒/纤维增强相结合的MMCs,分析其优异的导热性、耐磨性以及高比强度等特点,探讨其在航空发动机关键部件和起落架等方面的潜在应用。 先进材料表征技术: 详细介绍扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)等表征手段,以及力学性能测试(拉伸、压缩、弯曲、疲劳、断裂韧性)、无损检测(NDT)技术,强调其在材料理解、质量控制和失效分析中的作用。 第二部分:前沿研究与技术突破 本部分将聚焦于航空航天材料领域的最新研究热点和技术创新,展示未来发展方向: 智能与功能材料: 探讨形状记忆合金、压电材料、热电材料等在自愈合结构、传感器、驱动器等方面的应用前景。介绍具有自感知、自适应、自修复功能的“智能蒙皮”及相关材料技术。 增材制造(3D打印)材料与工艺: 深入分析金属、陶瓷、聚合物及其复合材料的增材制造技术在航空航天零件制造中的应用,如复杂结构优化设计、定制化零件生产、快速原型制造等。讨论不同3D打印工艺(如SLM, EBM, FDM)对材料组织和性能的影响。 纳米材料在航空航天中的应用: 探索碳纳米管(CNTs)、石墨烯等纳米材料在提升复合材料力学性能、导电性、热导性以及开发新型传感器、涂层等方面的潜力。 极端环境材料: 关注应用于高超声速飞行器、深空探测器等极端环境下的材料挑战,如超高温陶瓷(UHTCs)、耐辐射材料、真空环境下材料性能衰减等问题。 可持续航空材料: 探讨生物基复合材料、可回收材料以及在生命周期评估(LCA)视角下材料选择的优化,推动航空业向绿色化、可持续化发展。 第三部分:设计、制造与应用工程 本部分将材料科学的理论与实践相结合,重点关注材料在航空航天结构设计、制造过程中的工程化问题: 结构设计与性能优化: 介绍如何根据材料特性进行结构设计,利用有限元分析(FEA)、拓扑优化等手段,实现结构的轻量化与高性能化。讨论不同材料组合的设计原则和界面设计。 先进制造工艺: 详细介绍复合材料的铺层、固化、成型工艺(如RTM, VARTM, Autoclave),金属零件的锻造、铸造、焊接、热处理等工艺,以及增材制造的后处理技术,分析工艺参数对材料性能的影响。 连接与连接技术: 探讨不同材料之间的连接方法,如螺栓连接、铆接、粘接、焊接等,分析连接处的应力集中、疲劳寿命以及可靠性。 损伤容限与可靠性设计: 关注材料在服役过程中可能出现的疲劳、断裂、腐蚀、冲击等损伤,探讨如何通过材料选择、结构设计和损伤容限分析,确保航空航天器结构的安全性和可靠性。 维修与寿命预测: 介绍航空航天器结构材料的定期检查、损伤评估、修复技术以及基于材料性能衰减的寿命预测方法,保障航空器的持续安全运行。 案例分析与工程实践: 通过分析实际航空器(如商用飞机、战斗机、直升机、空间站)中不同部件(如机翼、机身、发动机叶片、起落架)的材料选择、设计理念和制造工艺,加深读者对材料工程应用的理解。 本书内容严谨,逻辑清晰,语言专业,旨在为读者提供一个全面、深入、前瞻性的航空航天材料科学与工程知识体系。通过本书的学习,读者将能够更深刻地理解材料在航空航天器设计与制造中的核心作用,掌握解决实际工程问题的关键技术,并能洞察该领域的未来发展趋势。

用户评价

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我是一位对现代工程技术,特别是航空航天领域发展趋势非常关注的普通读者。当我看到这本书的书名时,我直觉地认为它可能会涉及一些非常高深的理论知识,但我对复合材料在飞行器中的应用前景非常感兴趣,于是我决定尝试阅读。让我惊喜的是,这本书的写作风格非常流畅,作者并没有一开始就陷入令人费解的公式和图表,而是从一个更宏观的层面,讲述了复合材料是如何改变传统飞行器设计的范式的。他详细地解释了为什么复合材料能够实现更轻的重量、更高的强度,以及这对于提高燃油效率、增加载荷能力和提升飞行性能有着怎样的意义。我尤其喜欢书中关于“设计自由度”的讨论,作者通过一些类比,让我明白了复合材料相比于传统金属材料,在结构设计上拥有更大的灵活性,这使得工程师能够创造出更符合气动效率要求的复杂形状。虽然书中没有提供具体的制造工艺细节,但作者对不同铺层方式和固化工艺对最终结构性能影响的描述,让我对复合材料的加工过程有了初步的了解。这本书并没有直接给出“如何设计”的答案,而是让我明白“为什么要这样设计”,以及在设计过程中需要思考的关键问题。我虽然不是工程师,但通过这本书,我仿佛站在了一个更高的视角,对现代飞行器的复杂性和精妙之处有了更深的敬畏。

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我是一名对现代工业技术发展充满好奇心的读者,尤其对那些能够颠覆性改变行业格局的技术尤为关注。当我在书店偶然翻到这本《飞行器复合材料结构设计基础》时,我立刻被它所吸引。我并非航空领域的专业人士,但作者的写作风格非常吸引人。他并没有一开始就陷入枯燥的公式和理论,而是从一个更宏观的视角,讲述了复合材料是如何在航空领域掀起一场革命。我特别喜欢书中关于“设计自由度”的讲解,作者用生动的比喻,让我明白了复合材料在结构形状设计上的无限可能,以及这如何能够帮助工程师创造出更符合空气动力学原理的机翼和机身。书中对于如何根据不同的载荷和应力条件,来选择合适的纤维类型、铺层方式以及基体材料的描述,让我对结构设计的复杂性有了初步的认识。虽然书中没有提供具体的计算公式,但作者对设计原则和关键考虑因素的梳理,让我能够触类旁通,对其他工程领域的结构设计也能产生更深刻的理解。我开始意识到,飞行器结构的设计,不仅仅是对力学性能的简单满足,更是一种对材料特性的深度挖掘和巧妙运用。

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我是一位对航空材料有着浓厚兴趣的业余爱好者,平时也阅读了不少关于飞机发展史和航空技术普及的书籍。当我在书店偶然看到这本书的书名时,便被深深吸引。原本以为这会是一本晦涩难懂的专业教材,但打开阅读后,我发现它远超我的预期。作者的叙述逻辑非常清晰,从宏观到微观,层层递进,引导读者一步步深入理解飞行器复合材料结构设计的核心要义。书中并没有罗列大量枯燥的理论公式,而是通过生动形象的比喻和精心设计的图解,将复杂的工程原理变得易于理解。例如,在讲解复合材料的各向异性时,作者用到了“不同方向拉扯橡皮筋”的类比,瞬间就让我明白了为什么复合材料的性能会随着纤维方向的不同而产生巨大差异。更让我惊喜的是,书中对复合材料在不同类型飞行器(如固定翼飞机、旋翼飞机,甚至一些概念性飞行器)中的应用进行了广泛的探讨,虽然没有具体到某个型号的详细设计数据,但通过这些案例的分析,我能够感受到复合材料设计的灵活性和多样性,以及在不同应用场景下所面临的独特挑战。这本书并没有给我具体的“怎么做”的答案,而是让我理解了“为什么这么做”,以及在设计过程中需要考虑的深层原因。这种基于原理的讲解,让我能够触类旁通,对其他航空材料和结构设计也能产生更深刻的理解。我非常喜欢书中对设计流程的梳理,从概念设计到详细设计的各个阶段,作者都进行了简要的介绍,让我对整个工程实现过程有了一个初步的认知。

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作为一个在校的机械工程专业的学生,我对结构力学和材料科学都有一定的基础,但对于飞行器这样高精尖领域的设计,我一直感到有些遥不可及。偶然间,我从学长那里得知了这本书,便迫不及待地借来阅读。这本书带给我的冲击远不止于知识的获取,更在于它重新定义了我对“结构设计”的理解。作者并没有直接给我一些现成的设计模板或者具体的工程计算方法,而是从复合材料本身的微观结构入手,详细解释了纤维、基体以及它们之间相互作用如何决定了材料宏观性能。我之前学习的材料力学更多是针对均质各向同性材料,而这本书则让我深刻认识到复合材料的各向异性和非均质性给结构设计带来的巨大挑战和机遇。书中对损伤容限、疲劳寿命以及失效模式的分析,更是让我看到了结构设计背后的严谨和复杂。作者并没有回避这些技术难点,而是以一种清晰而有条理的方式进行讲解,让我即使在初次接触这些概念时,也能做到理解。我尤其喜欢书中关于“设计迭代”的描述,作者强调了在设计过程中不断进行分析、验证和优化的重要性,这与我之前在课堂上学习到的工程设计思维不谋而合,却在飞行器领域有了更具体的体现。这本书让我意识到,设计不仅仅是简单的力学计算,更是一个综合考虑材料特性、载荷条件、制造工艺以及安全性等多方面因素的系统工程。

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这是一本让我眼前一亮的书,虽然我不是直接从事飞行器设计行业的,但出于对航空航天技术的好奇,我还是翻开了这本书。起初,我担心过于专业的术语会让我望而却步,但作者的写作风格却出乎意料地平易近人,他用一种循序渐进的方式,将复杂的概念层层剥开,让我这个门外汉也能逐步理解。书中并没有直接给我一套现成的设计公式,或者罗列出各种型号飞机的设计案例,而是从更根本的层面入手,讲解了为什么我们要选择复合材料,以及复合材料在结构设计中扮演的核心角色。他详细地阐述了材料本身的特性,比如轻质高强、耐腐蚀性强等,这些特性是如何转化为飞行器在性能上的优势的。我尤其对书中关于纤维铺层顺序对结构整体性能影响的论述印象深刻,作者通过一些图示和简化的模型,形象地展示了不同的铺层角度和层数如何影响结构的承载能力和抗变形能力。我开始意识到,飞行器结构的“设计”不仅仅是简单的形状塑造,更是一种对材料性能的深度挖掘和巧妙运用。这本书的价值在于,它不仅仅是传授知识,更是激发思考,让我开始从一个全新的角度去审视那些在天空中翱翔的大家伙,它们是如何在无数次的迭代和优化中,实现如此卓越的飞行性能的。这种对基础原理的深入探讨,比单纯的案例分析更能触及本质,也更能激发出读者自主学习和探索的欲望。我虽然不能立即运用书中的知识去设计一架飞机,但这本书已经在我心中播下了一颗种子,让我对这个领域的兴趣愈发浓厚。

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我是一名对机械设计原理有着浓厚兴趣的学生,平时也会阅读一些相关的工程类书籍。当我接触到这本书时,我发现它为我打开了一个全新的视野。作者并没有直接给我一些现成的设计案例,而是从最基础的层面,讲解了为什么复合材料如此适合用于制造飞行器。我非常欣赏作者在书中对材料微观结构和宏观性能之间关系的深入剖析,他详细解释了纤维、基体以及界面如何协同工作,从而赋予结构独特的力学特性。书中关于“损伤容限”和“疲劳寿命”的讨论,更是让我看到了结构设计背后严谨的工程考量,这对于确保飞行器的安全至关重要。我尤其喜欢作者在书中对“设计优化”的强调,他通过一些简化的模型和图示,展示了工程师是如何在满足性能要求的前提下,不断寻求更轻、更强、更经济的设计方案。虽然书中没有提供具体的软件工具或者详细的计算步骤,但作者对设计理念和工程思维的传达,让我受益匪浅。这本书让我开始意识到,飞行器的设计,是一个将材料科学、力学原理和工程实践完美结合的艺术。

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我是一位对科学技术的普及读物情有独钟的读者,平时喜欢涉猎各种与工程、物理、化学相关的书籍。当我拿起这本书时,我并没有期待它会给我带来多少具体的“设计”知识,更多的是想了解“飞行器复合材料结构”这个概念背后的科学原理。让我惊喜的是,这本书以一种非常清晰且富有逻辑性的方式,向我展示了复合材料是如何改变飞行器设计的。作者并没有直接展示各种飞机的设计图纸,而是从材料本身的微观结构入手,解释了为什么复合材料能够实现比传统金属材料更轻、更强的特性。我尤其喜欢书中关于“设计迭代”和“性能优化”的论述,作者通过一些生动的例子,让我明白了在实际的工程设计过程中,工程师是如何不断地进行分析、模拟和验证,以达到最优的设计方案。书中对于结构在不同载荷条件下的响应,以及如何通过优化材料和结构设计来提高飞行器的安全性、燃油效率和气动性能,都有着非常精彩的阐述。虽然书中没有提供具体的计算方法,但作者对设计理念和工程思维的传达,让我受益匪浅。这本书让我开始用一种全新的视角去看待那些在天空中飞行的大家伙,它们是无数工程师智慧和努力的结晶。

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我是一名对航空历史和技术发展充满好奇心的科普爱好者,平时喜欢阅读一些与航空航天相关的书籍。当我拿到这本书的时候,我并没有抱着能学到多少具体设计知识的心态,更多的是想了解“飞行器复合材料结构”这个概念。然而,这本书的阅读体验却远超我的想象。作者以一种极其引人入胜的方式,将原本可能枯燥的技术性内容,转化成了引人入胜的知识探索。他并没有直接展示飞机的设计图纸或者技术规格,而是通过对复合材料本身特性的深入剖析,让我明白了为什么这种材料能够如此革命性地改变飞行器的设计和性能。书中对于不同类型复合材料(例如碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物等)的性能特点以及它们在不同载荷和应力条件下的表现,都进行了细致的阐述。我特别欣赏作者在讲解过程中,经常会穿插一些历史性的发展脉络,说明复合材料在航空领域是如何一步步被接受、应用并最终成为主流的。这种宏观的视角,让我能够更好地理解技术发展的驱动因素和趋势。书中关于设计时需要考虑的各种约束条件,例如气动载荷、热载荷、振动等,也让我对飞行器在复杂环境中运行的实际情况有了更深的认识。这本书的价值在于,它不仅仅是介绍技术,更是传递一种工程思维和技术探索的精神。

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我是一名对工程材料的创新应用充满好奇心的读者,平时会关注一些新材料和新技术的发展动态。当我偶然在书店看到这本《飞行器复合材料结构设计基础》时,立刻被它所吸引。我并非航空领域的专业人士,但作者的写作风格让我感到惊喜。他并没有直接堆砌大量专业术语,而是以一种深入浅出的方式,逐步引导读者进入复合材料结构设计的世界。我特别欣赏作者对复合材料本身性能的细致剖析,他详细阐述了纤维增强、基体选择以及界面特性等因素如何共同决定材料的力学行为。书中对于纤维铺层设计的讲解,更是让我大开眼界,我从未想过仅仅是纤维的角度和层数的变化,就能对结构的整体性能产生如此巨大的影响。作者通过一些直观的图示和简化的模型,将原本复杂的分析过程变得易于理解。虽然书中没有提供具体的计算公式或者设计案例,但作者对设计原则和思路的梳理,让我能够触类旁通,对其他工程领域的结构设计也能产生更深刻的理解。我开始意识到,飞行器结构的设计,不仅仅是对载荷的简单承受,更是一种对材料性能的极致挖掘和优化。这本书的价值在于,它并没有给我一套现成的“食谱”,而是让我明白了“烹饪”的艺术和其中的科学道理。

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我是一名对现代工业技术发展充满好奇心的普通读者,尤其对那些能够提升效率、降低成本的技术感兴趣。当我偶然在书店看到这本《飞行器复合材料结构设计基础》时,我的第一反应是它可能会非常专业和晦涩。然而,当我翻开阅读后,我发现我的顾虑完全是多余的。作者以一种非常引人入胜的方式,将原本可能枯燥的技术性内容,变得生动有趣。他并没有直接展示飞机的设计图纸或者技术规格,而是通过对复合材料本身特性的深入剖析,让我明白了为什么这种材料能够如此革命性地改变飞行器的设计和性能。书中对于不同类型复合材料(例如碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物等)的性能特点,以及它们在不同载荷和应力条件下的表现,都进行了细致的阐述。我特别欣赏作者在讲解过程中,经常会穿插一些历史性的发展脉络,说明复合材料在航空领域是如何一步步被接受、应用并最终成为主流的。这种宏观的视角,让我能够更好地理解技术发展的驱动因素和趋势。书中关于设计时需要考虑的各种约束条件,例如气动载荷、热载荷、振动等,也让我对飞行器在复杂环境中运行的实际情况有了更深的认识。这本书的价值在于,它不仅仅是介绍技术,更是传递一种工程思维和技术探索的精神。

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本书是在现有的国内外一些复合材料结构设计、复合材料力学相关教材和资料的基础上,结合编者10余年为飞行器设计专业学生主讲飞行器复合材料结构设计基础课程的体会编撰而成,希望它能为飞行器设计及其他相关的工程结构设计专业的学生掌握这方面的知识发挥一定的作用。

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介绍很详细,适合于这方面的初学者!

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本书内容包括复合材料力学、复合材料结构力学及复合材料结构设计相关内容。复合材料力学习惯上是指复合材料的材料力学部分,这部分内容为第2、3章;而复合材料结构(如梁、板结构等)的力学部分称为复合材料结构力学,为第4章;5~8章则分别介绍了连接件的设计基础、复合材料结构设计方法与特点,以及复合材料结构设计案例。

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內容可以ok

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本书是在现有的国内外一些复合材料结构设计、复合材料力学相关教材和资料的基础上,结合编者10余年为飞行器设计专业学生主讲飞行器复合材料结构设计基础课程的体会编撰而成,希望它能为飞行器设计及其他相关的工程结构设计专业的学生掌握这方面的知识发挥一定的作用。

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