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第1章 绪论1

1.1 飞机结构完整性大纲的形成和进展1

1.1.1 结构完整性大纲的地位和作用2

1.1.2 结构完整性大纲形成过程2

1.1.3 结构完整性大纲发展状态3

1.1.4 我国结构完整性大纲的进展3

1.2 结构强度技术进步的动力4

1.2.1 ASIP贯彻和实施4

1.2.2 新型号指标和改进改型要求持续提高6

1.2.3 不断涌现的新材料新工艺新结构6

1.2.4 计算结构和虚拟试验技术7

1.3 21世纪以来的进展回顾7

1.3.1 “十五”期间的进展回顾7

1.3.2 “十一五”期间的研究成效8

1.3.3 “十二五”期间的研究进展9

1.4 本书的章节和内容9

第2章 结构分析及优化设计技术11

2.1 概述11

2.2 飞行器结构有限元建模12

2.2.1 结构有限元建模一般方法12

2.2.2 典型结构刚度等效建模技术13

2.2.3 加筋板结构屈曲后屈曲分析的建模技术21

2.3 飞机结构损伤分析技术25

2.3.1 线弹性材料的断裂判据26

2.3.2 多尺度模型分析含缺陷结构的力学行为26

2.4 结构优化技术32

2.4.1 飞机结构多层次优化设计方法32

2.4.2 飞机结构多学科优化设计方法38

2.4.3 计及损伤容限的结构优化设计方法50

2.4.4 可靠性优化设计53

2.5 飞机结构分析与优化实例57

2.5.1 概述57

2.5.2 机身结构优化设计57

2.5.3 机翼结构分层次优化设计59

2.6 小结61

参考文献62

第3章 飞机结构耐久性/损伤容限技术64

3.1 概述64

3.2 疲劳试验中的载荷谱简化与加重技术64

3.2.1 载荷谱简化及加重技术规范要求与准则65

3.2.2 疲劳试验中的载荷谱简化工程方法66

3.2.3 疲劳试验中的载荷谱加重方法70

3.2.4 等比例加重在裂纹扩展试验中的应用研究75

3.2.5 一种基于疲劳累积损伤概率模型的载荷谱简化方法76

3.3 广布疲劳损伤评估及控制技术85

3.3.1 广布疲劳损伤相关定义87

3.3.2 广布疲劳损伤的概率疲劳工程分析方法88

3.3.3 含多裂纹结构的应力强度因子的计算方法95

3.3.4 含多裂纹结构的剩余强度判据99

3.4 整体壁板结构设计分析技术101

3.4.1 整体壁板结构特点101

3.4.2 整体壁板结构裂纹转折特性研究102

3.4.3 机身整体壁板结构与组装结构对比分析与验证107

3.5 摩擦焊接头疲劳可靠性分析109

3.5.1 摩擦焊接方法分类及应用109

3.5.2 摩擦焊工艺对强度性能影响110

3.5.3 摩擦焊接头疲劳强度统计特征112

3.5.4 摩擦焊接头残余应力测试及控制方法114

3.5.5 摩擦焊接头疲劳可靠性分析与优化115

3.6 结构/机构疲劳可靠性试验技术116

3.6.1 襟缝翼运动机构可靠性试验技术117

3.6.2 起落架收放试验技术118

3.7 机身壁板复杂载荷耐久性/损伤容限试验技术122

3.7.1 机身壁板结构受力特点122

3.7.2 气密载荷施加方法122

3.7.3 气密/轴向拉伸载荷边界模拟与载荷施加方法123

3.7.4 气密/压缩载荷边界模拟与载荷施加方法124

3.7.5 机身壁板剪切载荷边界模拟与施加方法125

3.7.6 机身壁板耐久性/损伤容限复合加载试验技术126

3.8 飞机结构维修及维修大纲制订128

3.8.1 复合材料补片黏结修补金属结构技术128

3.8.2 飞机机体结构损伤容限修理评估129

3.8.3 维修大纲制订基础技术129

3.9 小结133

参考文献133

第4章 复合材料结构强度技术136

4.1 概述136

4.2 整体化复合材料结构基本单元——T接头137

4.2.1 T接头的分类、用途及其破坏机理137

4.2.2 T接头的元件级试验方法139

4.2.3 T接头破坏的有限元分析142

4.2.4 界面缺陷对T接头强度的影响145

4.3 后屈曲复合材料结构应用基础研究146

4.3.1 后屈曲复合材料结构刚度变化与传载分析146

4.3.2 复合材料整体加筋板轴压后屈曲失效分析方法154

4.3.3 结构后屈曲性能的试验表征158

4.3.4 后屈曲复合材料结构的应用展望162

4.4 基于渐进破坏的复合材料连接强度分析方法163

4.4.1 用自定义黏结元模拟接触163

4.4.2 基于黏结元接触技术的复合材料机械连接分析方法应用164

4.5 复合材料结构性能表征的标准化试验技术167

4.5.1 试验标准研究167

4.5.2 CAI试验冲击损伤引入方法的探索175

4.5.3 试验数据管理178

4.6 复合材料加筋壁板的稳定性试验方法180

4.6.1 剪切载荷下的稳定性试验方法180

4.6.2 压缩载荷下的稳定性试验方法181

4.6.3 压缩一剪切复合载荷下的稳定性试验方法182

4.6.4 复合材料机身壁板在综合载荷下的稳定性试验方法183

4.7 小结185

参考文献185

第5章 飞机结构动强度技术187

5.1 概述187

5.2 飞机地面振动试验187

5.2.1 大型飞机GVT空气弹簧支持系统设计188

5.2.2 相位共振/相位分离一体化模态识别技术192

5.2.3 工作模态识别194

5.3 离散源撞击分析与验证198

5.3.1 固体材料的应变率效应与测试199

5.3.2 冰雹撞击分析与试验203

5.3.3 鸟撞分析与试验206

5.3.4 结构战伤模拟分析与试验208

5.4 民机结构适坠性设计与验证210

5.4.1 民机机身结构坠撞建模与分析210

5.4.2 民机结构适坠性试验214

5.4.3 机身段坠撞试验与仿真分析的相关性分析216

5.4.4 民机机身结构适坠性评估技术219

5.4.5 民机典型机身段吸能结构技术221

5.4.6 航空座椅动态试验技术225

5.5 结构振动控制230

5.5.1 飞机抖振载荷减缓技术232

5.5.2 飞机典型壁板结构振动半主动控制244

5.6 考虑发动机陀螺效应的飞机突风载荷预计251

5.6.1 陀螺力矩与陀螺效应251

5.6.2 翼吊发动机广义陀螺矩阵252

5.6.3 涉及陀螺效应的振动特性分析253

5.6.4 涉及发动机陀螺效应的突风载荷分析253

5.7 多轮多支柱起落架落震试验255

5.7.1 试验方法256

5.7.2 关键设备256

5.7.3 试验验证259

5.8 起落架非线性摆振分析与验证260

5.8.1 分析方法原理260

5.8.2 计算分析262

5.8.3 试验验证265

5.9 小结267

参考文献267

第6章 航空声学与振动环境技术269

6.1 概述269

6.2 飞机噪声源预计与控制269

6.2.1 飞机噪声源预计270

6.2.2 涡扇发动机短舱消声276

6.2.3 起落架气动噪声控制284

6.3 飞机噪声源识别测试288

6.3.1 声源识别概述288

6.3.2 传声器阵列声源识别基本原理288

6.3.3 利用传声器阵列技术识别飞机噪声源292

6.4 飞机舱内噪声计算与控制300

6.4.1 飞机舱内噪声计算方法301

6.4.2 飞机舱内噪声控制技术303

6.4.3 “新舟”系列飞机舱内噪声控制310

6.4.4 涡桨飞机舱内噪声主动317

6.5 飞机结构声疲劳试验322

6.5.1 声疲劳特性测试322

6.5.2 飞机典型结构声疲劳试验技术327

6.5.3 联合载荷环境声疲劳试验329

6.5.4 进气道结构的声疲劳试验方法330

6.6 飞机后机身结构动态疲劳试验331

6.6.1 飞机结构动态疲劳问题概述332

6.6.2 F/A-18动态疲劳试验333

6.6.3 动态疲劳试验系统335

6.6.4 动态疲劳试验技术336

6.6.5 某型先进战斗机动态疲劳试验340

6.7 振动与其他环境联合试验342

6.7.1 热振联合环境试验的振动控制技术342

6.7.2 噪声-温度-振动联合环境试验测试技术344

6.7.3 振动-噪声-温度-湿度四综合环境试验350

6.8 小结350

参考文献351

第7章 飞行器结构热强度技术354

7.1 概述354

7.2 飞行器抗热结构设计354

7.2.1 抗热结构设计思想的演变355

7.2.2 热结构设计方法357

7.2.3 热防护系统设计方法359

7.2.4 抗热结构设计流程359

7.3 飞行器结构热分析361

7.3.1 飞行器结构温度场有限元分析361

7.3.2 温度场分析工程案例366

7.3.3 飞行器结构热应力有限元分析370

7.3.4 热应力分析工程案例371

7.4 飞行器结构热试验374

7.4.1 典型结构热试验技术375

7.4.2 热试验控制技术379

7.4.3 高温测试与标定技术384

7.4.4 工程应用案例388

7.5 小结392

参考文献393

第8章 全尺寸结构静强度/疲劳试验技术395

8.1 概述395

8.2 试验设计技术395

8.2.1 计算机辅助试验设计技术395

8.2.2 载荷优化处理技术397

8.3 试验加载技术399

8.3.1 结构载荷施加技术399

8.3.2 多轮多支柱起落架支持技术414

8.3.3 试验扣重技术419

8.4 试验数据测量与分析技术422

8.4.1 非接触式位移测量技术422

8.4.2 应变片信息管理技术424

8.4.3 应变片电子标识技术426

8.4.4 基于应变数据的损伤监测技术428

8.5 小结433

参考文献433

第9章 飞机结构强度虚拟试验技术435

9.1 概述435

9.2 飞机结构强度虚拟试验简介435

9.2.1 概念和内涵435

9.2.2 虚拟试验内容436

9.2.3 虚拟试验在飞机研制过程中的作用437

9.3 飞机结构强度虚拟试验环境模型439

9.3.1 虚拟试验环境模型的建立439

9.3.2 虚拟装配442

9.4 飞机结构强度虚拟试验件模型446

9.4.1 虚拟试验件建模446

9.4.2 模型校核与验证449

9.4.3 模型管理450

9.4.4 虚拟试验与物理试验相关性评估450

9.5 结构静强度破坏分析技术453

9.5.1 金属结构渐进破坏分析技术453

9.5.2 复合材料层合板渐进破坏分析技术458

9.5.3 非匹配多重网格算法技术460

9.6 虚拟试验显示技术464

9.6.1 虚拟试验结果的显示技术465

9.6.2 物理试验结果的实时显示技术468

9.6.3 虚拟试验性能数字样机技术470

9.7 飞机结构强度虚拟试验数据管理471

9.7.1 虚拟试验数据管理架构471

9.7.2 基于流程的虚拟试验数据473

9.7.3 虚拟试验数据的分析应用473

9.8 小结474

参考文献474

第10章 飞机气候试验476

10.1 概述476

10.2 飞机气候试验及其作用476

10.2.1 飞机气候环境适应性与飞机环境工程476

10.2.2 飞机气候试验477

10.2.3 飞机气候试验的分类478

10.2.4 飞机气候试验的作用478

10.2.5 飞机气候实验室479

10.3 飞机气候试验标准479

10.3.1 国内外飞机气候试验标准发展概况479

10.3.2 国外现有环境试验标准480

10.3.3 国内现有环境试验标准482

10.3.4 武器装备气候环境试验方法标准与飞机气候试验的关系483

10.4 飞机气候试验管理及工作程序484

10.4.1 飞机气候试验管理484

10.4.2 飞机气候试验工作程序485

10.5 飞机气候试验的内容487

10.5.1 飞机经受的气候环境因素与量值487

10.5.2 试验顺序489

10.5.3 飞机气候试验检测489

10.6 飞机气候环境适应性评定490

10.6.1 飞机气候环境适应性评定和目的490

10.6.2 飞机实验室气候环境适应性评定490

10.7 飞机气候试验展望492

10.7.1 国外发展情况492

10.7.2 我国飞机气候试验展望493

10.8 小结494

参考文献494

第11章 飞机结构无损检测技术495

11.1 概述495

11.2 超声相控阵检测技术495

11.2.1 超声相控阵检测技术原理及特点496

11.2.2 超声相控阵检测系统496

11.2.3 复合材料结构的超声相控阵检测技术497

11.2.4 超声相控阵技术在金属结构中的应用505

11.3 红外热成像检测技术507

11.3.1 红外热成像无损检测原理507

11.3.2 红外热成像检测方法的分类507

11.3.3 脉冲法和锁相法检测技术的对比性研究508

11.3.4 红外热成像无损检测技术在航空结构中的工程应用510

11.4 数字化射线成像技术516

11.4.1 CR、 DR的成像原理及其优缺点516

11.4.2 射线数字成像技术在航空结构上的应用517

11.5 激光无损检测技术519

11.5.1 激光剪切散斑检测技术519

11.5.2 激光超声检测技术520

11.6 紧固件原位检测技术523

11.6.1 紧固件原位检测技术原理523

11.6.2 紧固件原位检测技术的应用524

11.7 声发射监测技术526

11.7.1 声发射监测技术原理526

11.7.2 声发射技术的特点527

11.7.3 声发射技术在结构强度试验中的应用527

11.8 银粉涂层监测技术536

11.8.1 银粉涂层监测技术原理536

11.8.2 银粉涂层监测系统536

11.8.3 银粉涂层监测技术在强度试验中的应用537

11.9 小结538

参考文献538

第12章 飞机结构健康监测技术540

12.1 概述540

12.2 飞机结构健康监测技术的效益及实现策略541

12.2.1 飞机结构健康监测的效益542

12.2.2 飞机结构健康监测的实现策略543

12.3 结构健康监测传感器技术547

12.3.1 光纤光栅传感器技术548

12.3.2 压电传感器技术552

12.3.3 含金属芯压电纤维传感器技术555

12.3.4 其他新型传感器技术556

12.4 结构健康监测仪器技术560

12.4.1 光纤光栅应变解调仪560

12.4.2 基于压电传感器的主动监测系统563

12.4.3 压电被动监测系统568

12.4.4 压电主被动合成监测系统569

12.4.5 基于智能涂层传感器原理的裂纹监测系统571

12.5 结构损伤监测技术572

12.5.1 基于压电的主动Lamb波损伤监测技术572

12.5.2 基于压电的被动监测方法580

12.5.3 基于MPF的冲击定位方法582

12.6 结构健康监测综合集成技术585

12.6.1 综合集成系统总体架构585

12.6.2 飞机地面强度试验结构健康监测综合集成系统应用591

12.7 小结594

参考文献595