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1 复合材料结构基本概念 1

1.1 引言 1

1.2 复合材料结构特点 1

1.2.1 一般特点 1

1.2.2 奇特性 3

1.3 复合材料层压板屈曲的奇特性 5

1.3.1 平板稳定性与相关曲线简单概念 5

1.3.2 复合材料层压板奇特的相关曲线 7

1.3.3 几个特殊铺层层压板单轴压缩举例 8

1.4 与结构设计及强度相关的几个概念 9

1.4.1 对称铺层层压板 9

1.4.2 均衡铺层 9

1.4.3 准各向同性层压板 9

1.5 结构试验与理论分析 10

参考文献 12

2 飞机复合材料结构设计要求及设计准则 13

2.1 基本原则 13

2.2 外载荷的规定 13

2.3 设计准则具体要求 14

2.4 损伤容限要求的有关条款 15

2.4.1 涉及的军用和民用航空要求 15

2.4.2 损伤容限要求及符合性机理 16

2.4.3 关于符合性的基本概念 17

参考文献 19

3 飞机复合材料结构验证方法介绍 20

3.1 飞机复合材料结构强度验证的概念 20

3.1.1 问题的提出 20

3.1.2 复合材料与金属结构强度验证主要差别 21

3.2 飞机复合材料结构强度验证要点 21

3.2.1 静强度验证 22

3.2.2 耐久性验证 22

3.2.3 损伤容限验证 22

3.3 飞机复合材料结构强度分析的主要内容 23

3.3.1 铺层优化设计 24

3.3.2 强度分析内容 24

3.3.3 应变分析及限制应变 24

3.3.4 结构承载能力分析 26

3.3.5 破损安全分析 27

3.3.6 实际需求分析 27

3.3.7 复合材料结构积木式方法 27

参考文献 28

4 许用值 29

4.1 引言 29

4.2 许用值要求的试验项目 30

4.2.1 复合材料的性能 30

4.2.2 典型层压板强度试验 34

4.3 复合材料层压板设计许用值的试验确定 34

4.3.1 确定许用值的原则 34

4.3.2 层压板许用值 35

4.3.3 T300／双马层压板许用值小结 41

4.4 复合材料连接许用值 42

4.5 冲击后层板压缩许用值确定方法 42

参考文献 42

5 复合材料应力分析及强度校核 43

5.1 基础知识 43

5.1.1 结构分析能量原理 43

5.1.2 有限元基础知识 49

5.2 复合材料结构应力分析 70

5.2.1 基本原理和理论 70

5.2.2 有限元建模技术 84

5.3 强度分析 110

5.3.1 强度的基本概念 110

5.3.2 飞机结构分析中的“总体”强度与“局部”强度 113

5.3.3 关于强度分析工作的设想 114

5.3.4 复合材料层压板强度和失效 114

参考文献 129

6 复合材料连接强度分析 130

6.1 连接强度问题概述 130

6.2 点应力准则及平均应力准则 133

6.3 Hart-Smith方法 135

6.3.1 基本内容 135

6.3.2 应力集中系数定义 135

6.3.3 多钉连接受力模型强度校核 137

6.3.4 引入连接效率λ及强度计算 139

6.3.5 Hart-Smith方法存在的问题 141

6.4 考虑弯曲的厚板连接工程分析方法 141

6.5 基于特征曲线基础上的有限元法 143

6.6 “当量挤压强度”方法计算螺接接头 144

6.7 关于填充孔的强度问题 147

6.7.1 填充孔的概念 147

6.7.2 含填充孔板件压缩载荷下的受力分析 148

参考文献 150

7 结构稳定性分析 152

7.1 引言 152

7.2 基本概念 152

7.3 结构稳定分析中的塑性修正 160

7.3.1 说明 160

7.3.2 塑性修正的意义 160

7.3.3 关于“A”折算系数法 164

7.4 复合材料矩形板稳定分析“解析法” 167

7.4.1 引言 167

7.4.2 板的势能 167

7.5 局部二次稳定分析方法 173

7.5.1 引言 173

7.5.2 “局部二次稳定分析”方法基本原理 174

7.5.3 “局部二次稳定分析”方法的特点及计算机软件 179

7.5.4 例题 180

7.5.5 讨论 181

参考文献 182

8 损伤容限耐久性 183

8.1 引言 183

8.2 实际设计中的损伤容限／耐久性的设计考虑 184

8.2.1 复合材料飞机结构损伤容限设计／耐久性设计概念 184

8.2.2 目前复合材料结构损伤容限设计问题 185

8.3 复合材料飞机结构损伤容限实际应用情况简介 187

8.3.1 引言 187

8.3.2 复合材料飞机结构损伤容限分析方法介绍 187

8.3.3 复合材料结构损伤容限分析方法和实用性评价 192

8.4 复合材料结构冲击损伤分析 193

8.4.1 分析内容及分析概述 193

8.4.2 一种工程分析方法 194

8.5 冲击损伤剩余强度分析 204

8.5.1 损伤尺寸描述 204

8.5.2 模型1：分层屈曲模型 205

8.5.3 模型2：弹性核模型 210

8.5.4 模型3：损伤凹坑当量椭圆孔分析FD判据 211

8.5.5 模型4：DI模型 217

8.5.6 理论分析结果和试验结果比较 217

8.5.7 理论分析和实际应用——“当量破损法” 219

8.6 复合材料结构损伤容限验证方法 221

8.6.1 引言 221

8.6.2 冲击威胁在飞机上的概率分布分析 222

8.6.3 层压板冲击损伤压缩设计许用值分析 237

8.6.4 概率或半概率简化的符合性方法 250

8.7 耐久性 256

8.7.1 引言 256

8.7.2 分散性分析方法 256

8.7.3 为保证所要求可靠度的疲劳试验方法 257

参考文献 263

9 结构强度试验 266

9.1 概述 266

9.2 全尺寸结构试验 267

9.3 关于复合材料及金属混合结构的全尺寸疲劳试验问题 269

9.4 复合材料结构试验问题 271

9.4.1 材料性能及许用值试验 271

9.4.2 复合材料结构研制性试验 280

9.4.3 实际飞机结构复合材料部件的研制性试验 280

参考文献 281