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第1章 固体材料的应力应变及特性1

1.1应力应变及弹性材料的本构方程1

1.1.1单向拉伸的应力应变曲线1

1.1.2三维的应力和应变3

1.1.3弹性材料的本构方程6

1.2固体材料的屈服条件7

1.3塑性材料的本构方程10

1.4黏性材料的本构方程12

1.4.1黏弹性12

1.4.2黏塑性14

1.5弹性和非弹性的统一本构方程15

参考文献17

第2章 飞行器结构用材料18

2.1金属材料的力学性能19

2.1.1强度与塑性19

2.1.2硬度19

2.1.3疲劳强度20

2.2材料性能与温度的关系21

2.2.1弹性系数与温度的关系21

2.2.2热系数与温度的关系22

2.2.3材料的热疲劳22

2.2.4材料的热物性及测试23

2.3轻金属材料及其合金26

2.3.1铝及铝合金26

2.3.2镁及镁合金27

2.3.3钛及钛合金27

2.4复合材料28

2.4.1复合材料的增强纤维和基体28

2.4.2复合材料的界面结合强度30

2.4.3各类复合材料对界面的要求32

2.5美国在发展中的耐高温结构材料简介33

2.5.1钛合金33

2.5.2碳—碳基复合材料34

2.5.3纳米管结构材料34

2.5.4 NASA LaRe航天飞行器结构材料开发研究计划34

2.6航天飞行器耐高温结构材料简述37

参考文献37

第3章 热弹性力学基础39

3.1弹性材料的应力、应变和温度的关系39

3.1.1各向同性体41

3.1.2非各向同性的其他弹性体43

3.1.3各向同性体的平面应力44

3.2复合材料的应力、应变和温度的关系45

3.2.1单层板46

3.2.2层合板的应力和应变关系52

3.3热弹性力学的控制方程56

3.3.1线性动量守恒方程57

3.3.2能量守恒方程58

参考文献62

第4章 飞行器热结构基本元部件的应力分析63

4.1杆与梁的应力分析63

4.1.1实心杆（梁）64

4.1.2开口截面薄壁杆71

4.1.3闭口截面薄壁杆78

4.2板的应力分析80

4.2.1大挠度公式81

4.2.2小挠度公式86

4.2.3圆板的小挠度公式88

4.2.4层合板的平衡方程89

4.2.5柯利尔（Co1lier）的加筋壁板弯曲计算方法91

4.3薄壳的热应力理论100

4.3.1旋转薄壳100

4.3.2圆筒壳112

4.3.3格栅壳结构118

4.3.4薄壳加强肋结构122

4.3.5层合壳125

参考文献131

第5章 热结构计算的有限元法132

5.1有限元法的基本原理及推导方法132

5.1.1一维问题134

5.1.2二维问题137

5.1.3三维问题144

5.2单元的划分与集合147

5.2.1单元的类型和划分147

5.2.2单元的集合规则157

5.3热结构弯曲的有限元法158

5.3.1梁弯曲的有限元法158

5.3.2薄板弯曲的有限元法162

5.3.3薄壳结构弯曲的有限元法172

5.4热结构有限元法的计算机程序177

5.4.1输入数据177

5.4.2结构刚度的形成和计算182

5.4.3输出183

5.4.4计算实例183

参考文献188

第6章 热振动189

6.1梁的热振动189

6.1.1梁的非耦合热弯曲振动189

6.1.2梁的热耦合弯曲振动193

6.2板的热振动198

6.2.1板的热弹性非耦合振动198

6.2.2板的热弹性耦合振动200

6.3层合板的热振动205

6.4层合板的非耦合热致振动的有限元解法213

参考文献214

第7章 热屈曲215

7.1梁柱的热屈曲215

7.1.1轴向固定梁的热屈曲216

7.1.2轴向固定梁的热弯曲——屈曲219

7.2板的热屈曲222

7.2.1分支屈曲223

7.2.2后屈曲225

7.3壳的热屈曲227

7.3.1圆柱壳的平衡公式228

7.3.2圆柱壳的热屈曲230

7.3.3圆柱壳在轴向温度场和扭矩下的热屈曲231

7.4层合板的热屈曲233

7.5加筋层压板的热屈曲240

参考文献244

第8章 热冲击与热疲劳245

8.1热冲击245

8.1.1热冲击的温度场246

8.1.2热冲击下的断裂247

8.2热疲劳与寿命的估算248

8.2.1结构材料的热疲劳251

8.2.2结构元件的寿命估算251

参考文献257

第9章 热非弹性的有关问题258

9.1热弹塑性258

9.2塑性蠕变260

9.3黏弹性263

9.3.1等温的本构方程264

9.3.2变温的本构方程265

9.4黏塑性266

9.4.1初边值黏塑性问题267

9.4.2有限元公式的建立267

9.4.3黏塑性解题方法268

参考文献269

第10章 热结构气动加热模拟试验270

10.1气动加热计算270

10.1.1 CFD计算法270

10.1.2牛顿冷却定律271

10.1.3壁面对流换热系数的理论分析271

10.1.4艾克特参考温度（焓）法277

10.1.5 TPATH计算程序279

10.2热结构内的热传递282

10.3结构表面的温度计算283

10.4气动加热的地面模拟287

10.4.1原始模拟系统287

10.4.2现代模拟系统288

10.4.3高真空环境的模拟289

10.4.4热防护材料的抗烧蚀性能模拟试验290

参考文献292

附录 组合结构和大型结构的热响应简介294

参考文献303

编后语304