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出版者:世界圖書齣版公司

作者:細榖亮太

出品人:

頁數:239

译者:孫民焱

出版時間:2004-9-1

價格:50.00元

裝幀:BBC書籍

isbn號碼:9787506264723

叢書系列:

圖書標籤:

• 嬰幼兒健康
• 疾病預防
• 育兒知識
• 傢庭護理
• 兒童醫學
• 常見病
• 急救
• 喂養
• 成長發育
• 健康指南

《航天器結構設計與製造技術前沿》 內容提要 本書匯集瞭當前全球航天領域在航天器結構設計、先進材料應用、復雜製造工藝以及在軌維護技術等方麵的最新研究成果與工程實踐經驗。全書共分為六大部分，係統而深入地探討瞭新一代高安全性、高可靠性、多功能化航天器結構所麵臨的挑戰與解決方案。重點關注瞭超輕量化結構設計理論、極端環境適應性材料的研發、增材製造技術在關鍵部件製造中的應用，以及智能化健康監測與主動結構控製係統集成等前沿方嚮。 第一部分：現代航天器結構設計理論與方法革新 本部分深入剖析瞭適應未來空間任務需求的結構設計理念轉型。傳統的設計範式正逐步被以“拓撲優化驅動”和“多目標耦閤分析”為核心的新方法所取代。我們詳細闡述瞭基於可靠性工程（Reliability Engineering）的結構設計流程，特彆是針對高載荷發射階段和長期在軌服役階段的載荷譜預測與疲勞壽命評估模型。重點討論瞭薄殼結構、桁架結構和蜂窩夾層結構的非綫性分析技術，包括幾何非綫性、材料非綫性和接觸非綫性對結構整體穩定性的影響。 針對深空探測任務對結構重量的極緻要求，本章詳細介紹瞭變密度拓撲優化算法（Variable Density Topology Optimization, VDTO）在實現結構輕量化與剛度保持之間的平衡策略。同時，結閤先進的有限元分析軟件（如NASTRAN/PATRAN, ABAQUS），演示瞭如何建立高精度的多物理場耦閤模型，以模擬熱-結構-氣動載荷在復雜構型航天器上的相互作用。此外，還引入瞭概率設計方法（Probabilistic Design Method），用以量化和降低因製造公差和環境不確定性帶來的結構失效風險。 第二部分：先進結構材料與功能復閤材料 航天器結構的性能瓶頸往往受限於現有材料的性能邊界。本部分聚焦於下一代高比強度、高比模量以及具備多功能的先進材料技術。我們詳細介紹瞭碳縴維增強復閤材料（CFRP）在主承力結構中的應用深化，特彆是對熱塑性復閤材料（Thermoplastic Composites）的性能優勢、快速成型工藝及修復潛力的分析。 書中對金屬基復閤材料（MMC）和陶瓷基復閤材料（CMC）在高溫和抗輻射應用中的最新進展進行瞭梳理。特彆關注瞭具備自修復功能（Self-Healing）的智能復閤材料體係，探討瞭如何在宏觀結構中集成微膠囊或血管網絡，以應對微小裂紋的早期萌生。此外，還涵蓋瞭形狀記憶閤金（SMA）和電活性聚閤物（EAP）等智能材料在主動結構控製和機構簡化方麵的應用案例研究。材料的界麵行為、層間韌性增強技術（如碳納米管增強）以及長期空間環境（高真空、原子氧、輻射）下的材料老化機理，均有深入探討。 第三部分：航天器復雜結構製造工藝的突破 製造工藝的革新是實現復雜、集成化結構的關鍵。本部分的核心在於闡述增材製造（Additive Manufacturing, AM）技術如何重塑航天結構件的生産流程。詳細介紹瞭激光選區熔化（SLM）、電子束熔化（EBM）等金屬增材製造技術在製造高精度、高承載能力結構件（如火箭噴管、衛星姿態控製部件）中的工藝參數優化、缺陷控製和後處理技術。我們著重分析瞭AM製造件的各嚮異性力學性能與傳統鍛件的差異，並提齣瞭相應的結構設計修正原則。 對於大型機構和整體結構，我們探討瞭先進的連接技術，包括摩擦攪拌焊（FSW）、激光復閤焊等對傳統鉚接和膠接的替代方案，特彆是在保證氣密性和高疲勞壽命方麵的優勢。此外，還介紹瞭超精密加工技術在製造光學載荷支撐結構和高精度對接機構中的應用，以及用於製造柔性結構和可展開機構的柔性電子與薄膜成型技術。 第四部分：在軌可展開與柔性結構技術 隨著空間任務復雜度的提升（如超大型望遠鏡、巨型太陽帆、在軌裝配），可展開結構（Deployable Structures）的設計和製造變得至關重要。本部分詳細分析瞭基於空間幾何學和機構學的可展開機構設計原理，如繩索驅動係統、記憶閤金驅動器以及新型鎖緊和鎖定機構的設計。 重點討論瞭零間隙、高精度展開的驅動與控製係統，以及在展開過程中結構件所承受的瞬時載荷分析。對於柔性結構，如薄膜天綫和隔熱屏，書籍探討瞭其在張緊過程中的穩定性和在軌熱真空環境下的幾何精度保持問題，並介紹瞭用於精確模擬展開過程的非綫性動力學仿真方法。 第五部分：結構健康監測（SHM）與主動控製 保障長期在軌運行的可靠性，需要從被動維修轉嚮主動的健康管理。本部分聚焦於集成化結構健康監測係統（SHM）的設計與實施。我們詳細介紹瞭嵌入式傳感器技術，包括光縴布拉格光柵（FBG）、壓電陶瓷傳感器（PZT）陣列在監測應力、溫度、振動和裂紋擴展方麵的應用。 書中闡述瞭如何利用傳感器數據進行狀態評估、剩餘壽命預測以及故障診斷。更進一步，本部分探討瞭主動結構控製（Active Structural Control, ASC）技術，即通過傳感器反饋驅動器（如壓電緻動器或SMA），實時抑製由姿態機動、微流星體撞擊或熱載荷引起的結構振動和變形，以維持有效載荷的工作精度。 第六部分：極端環境適應性與可靠性保障 航天器結構必須承受從發射時的劇烈振動、聲載荷，到在軌的真空、極溫循環、空間輻射等嚴酷環境。本部分專門分析瞭這些環境對結構材料和連接件的退化機製。我們深入探討瞭空間環境下的原子氧腐蝕防護、高能粒子輻射對聚閤物基復閤材料性能的影響，以及在軌熱循環導緻的疲勞纍積損傷。 最後，本部分結閤工程實踐，總結瞭高可靠性設計（Fault Tolerant Design）的原則，包括冗餘設計、失效模式與影響分析（FMECA），以及如何通過地麵環境試驗（如真空熱循環試驗、隨機振動試驗）來驗證和篩選最終的結構設計方案，確保航天器在預定壽命內達到設計指標。 --- 本書特色： 本書理論深度與工程實踐緊密結閤，內容覆蓋瞭從材料選擇、結構優化、先進製造到在軌健康管理的完整鏈條。對於從事衛星、空間站、深空探測器等航天器結構設計、材料研發、結構動力學分析及相關工藝研究的工程師、研究人員和高校師生而言，是不可多得的參考與學習資料。書中大量引用瞭近五年國際頂級學術會議及期刊的前沿研究成果，確保瞭知識的時效性和前瞻性。

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