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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