基本信息

書名：國之重器齣版工程 航天器結構與機構

定價：119.00元

作者：柴洪友 高峰

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2018-05-01

ISBN：9787568256148

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

1.展現瞭我國空間科學技術的眾多原創性科研成果。2.反映“互聯網 ”與航天技術的融閤發展。3.體現我國空間探索和空間應用的科技創新能力。4.叢書由葉培建院士領銜，孫傢棟、閔桂榮、王希季三位院士聯袂推薦。5.力圖為研究和設計的人員提供新的設計思路和方法。

內容提要

本書主要介紹航天器結構與機構的設計與驗證，包括設計與驗證的基礎知識及産品研製過程中的經驗總結。全書共14章，分為3大部分，*部分為航天器結構與機構設計的基礎理論與共性知識，包括緒論、環境與載荷、結構材料。第二部分為航天器結構設計與驗證，包括航天器結構設計、航天器承力結構設計、航天器功能結構設計、航天器結構仿真與析、航天器結構試驗。第三部分為航天器機構設計，包括航天器機構設計、連接分離機構設計、展開機構設計、太陽翼結構與機構設計、航天器機構仿真分析、航天器機構試驗。

目錄

第 一部分　航天器結構與機構設計的基礎理論與共性知識

第 1章　緒論　003

1.1　航天器結構與機構的基本概念　004

1.1.1　航天器結構的基本概念　004

1.1.2　航天器機構的基本概念　005

1.2　航天器結構與機構的功能　006

1.2.1　航天器結構的功能　006

1.2.2　航天器機構的功能　007

1.3　航天器結構與機構的類型　009

1.3.1　航天器結構的類型　009

1.3.2　航天器機構的類型　012

1.4　航天器結構與機構的研製　014

第 2章　環境與載荷　016

2.1　概述　017

2.2　環境　018

2.2.1　地麵環境　018

2.2.2　發射環境　021

2.2.3　再入環境　023

2.2.4　近地空間環境　024

2.2.5　深空探測環境　028

2.3　載荷條件　030

2.3.1　載荷類型　030

2.3.2　載荷來源　032

2.4　載荷分析　036

2.4.1　概述　036

2.4.2　靜態載荷分析　038

2.4.3　正弦振動載荷分析　041

2.4.4　振動載荷分析　042

2.4.5　噪聲載荷分析　044

2.4.6　衝擊載荷分析　046

第3章　結構材料　048

3.1　概述　049

3.2　結構材料的性能要求　050

3.2.1　基本性能要求　050

3.2.2　地麵環境適應性要求　051

3.2.3　空間環境適應性要求　052

3.2.4　特殊工作環境適應性要求　054

3.3　結構材料的選擇　055

3.3.1　材料選擇原則　056

3.3.2　選材的分析方法　057

3.3.3　材料性能指數　058

3.3.4　對材料的性能評估　060

3.4　常用材料的應用　062

3.4.1　金屬材料　062

3.4.2　復閤材料　064

3.4.3　膠黏劑　064

3.5　新材料的應用　066

3.5.1　鎂鋰閤金　066

3.5.2　金屬基復閤材料　066

3.5.3　碳縴維增強碳化矽陶瓷基復閤材料　067

3.5.4　形狀記憶閤金　067

3.5.5　可剛化材料　067

3.5.6　功能復閤材料　068

第二部分　航天器結構設計與驗證

第4章　航天器結構設計　071

4.1　航天器結構設計特點和原則　072

4.1.1　結構設計的特點　073

4.1.2　結構設計的原則　074

4.2　航天器結構設計技術要求　077

4.2.1　理解技術要求　077

4.2.2　功能要求　078

4.2.3　性能要求　079

4.2.4　約束條件　080

4.3　航天器結構研製流程　081

4.3.1　研製階段劃分　081

4.3.2　技術成熟度劃分　082

4.3.3　典型航天器的結構研製流程　083

4.4　航天器結構的方案設計　088

4.4.1　結構構型設計　088

4.4.2　結構方案設計內容　090

4.5　航天器結構的詳細設計　092

4.5.1　結構詳細設計內容　092

4.5.2　結構詳細設計規範　094

4.6　航天器結構設計的驗證　098

4.6.1　驗證定義　098

4.6.2　驗證目的　099

4.6.3　驗證方法　100

4.6.4　試驗驗證的責任　101

4.6　.5 主動與被動驗證　102

4.6.6　提高驗證效費比　102

第5章　航天器承力結構設計　107

5.1　闆式結構　108

5.1.1　概述　108

5.1.2　蜂窩夾層闆的結構特性及錶徵　108

5.1.3　蜂窩夾層闆的設計要求　112

5.1.4　蜂窩夾層闆的常用材料及規格　113

5.1.5　蜂窩夾層闆結構設計　115

5.1.6　蜂窩夾層闆的連接設計　118

5.1.7　闆式框架結構的設計　125

5.1.8　闆式結構技術發展　129

5.2　杆係結構　131

5.2.1　概述　131

5.2.2　功能　132

5.2.3　設計要求　133

5.2.4　杆係結構的基本形式　134

5.2.5　杆係結構的設計　134

5.2.6　杆係結構的優化　141

5.2.7　杆係結構的應用　144

5.3　承力筒結構　149

5.3.1　承力筒結構的功能及特點　149

5.3.2　承力筒構型　150

5.3.3　強度設計　152

5.3.4　剛度設計　154

5.3.5　接口設計　154

5.3.6　筒體設計　155

5.3.7　框設計　157

5.3.8　連接設計　160

5.3.9　承力筒分析　162

5.3.10　承力筒結構技術發展　165

第6章　航天器功能結構設計　167

6.1　密封結構　168

6.1.1　概述　168

6.1.2　密封艙結構功能及形式　169

6.1.3　殼體結構設計與分析　171

6.1.4　密封接口設計　177

6.1.5　密封結構驗證試驗　184

6.1.6　密封結構技術發展　185

6.2　防熱結構　187

6.2.1　概述　187

6.2.2　輻射防熱結構　189

6.2.3　燒蝕防熱結構　194

6.2.4　防熱結構試驗驗證　198

6.2.5　防熱結構的技術發展　202

6.3　高穩結構　203

6.3.1　概述　203

6.3.2　結構穩定性影響因素　204

6.3.3　高穩結構設計指標　205

6.3.4　高穩結構設計　206

6.3.5　高穩結構分析　209

6.3.6　高穩結構試驗驗證　213

第7章　航天器結構仿真分析　217

7.1　概述　218

7.2　結構分析模型的建立　219

7.2.1　結構理想化　219

7.2.2　有限元模型建立　220

7.2.3　有限元模型檢驗　222

7.3　結構靜力分析　225

7.3.1　基本方程　226

7.3.2　建模要求　227

7.3.3　分析內容　229

7.3.4　結果評價　229

7.4　模態分析　231

7.4.1　基本方程　232

7.4.2　建模要求　233

7.4.3　分析內容　233

7.4.4　結果評價　234

7.5　正弦振動分析　235

7.5.1　基本方程　235

7.5.2　建模要求　237

7.5.3　分析內容　238

7.5.4　結果評價　238

7.6　振動分析　240

7.6.1　基本方程　240

7.6.2　簡化分析　241

7.6.3　模型要求　242

7.6.4　結果評價　242

7.7　噪聲響應分析　244

7.7.1　有限元/邊界元法　244

7.7.2　統計能量法　245

7.7.3　方法比較　247

7.8　航天器結構分析實例　249

第8章　航天器結構試驗　254

8.1　概述　255

8.2　結構試驗要求　256

8.2.1　試驗一般要求　256

8.2.2　試驗程序　259

8.2.3　試驗件閤格判據　260

8.3　試驗質量控製　262

8.4　靜力試驗　265

8.4.1　試驗目的　265

8.4.2　邊界條件　266

8.4.3　加載方式　266

8.4.4　載荷工況　268

8.4.5　試驗預示分析　268

8.4.6　試驗結果評估　269

8.5　正弦振動試驗　271

8.5.1　試驗目的　271

8.5.2　試驗件狀態　272

8.5.3　試驗邊界　272

8.5.4　試驗條件　272

8.5.5　試驗控製　273

8.5.6　試驗結果評價　275

8.6　衛星結構試驗驗證實例　276

第三部分　航天器機構設計與驗證

第9章　航天器機構設計　281

9.1　航天器機構設計的特點和原則　282

9.1.1　航天器機構設計特點　282

9.1.2　航天器機構設計原則　283

9.2　航天器機構設計的技術要求　285

9.2.1　航天器總體要求　285

9.2.2　功能及性能要求　287

9.2.3　電氣與電子設計要求　289

9.2.4　材料與工藝要求　289

9.2.5　空間環境防護設計要求　289

9.2.6　力/力矩裕度設計要求　290

9.3　航天器機構的潤滑設計　294

9.3.1　潤滑設計的要求　295

9.3.2　固體潤滑設計　296

9.3.3　液體潤滑設計　297

9.4　航天器機構設計流程　298

9.4.1　全過程設計流程　298

9.4.2　設計階段及設計活動描述　298

第 10章　連接分離機構設計　301

10.1　概述　302

10.2　連接與分離機構設計　304

10.2.1　連接機構設計　304

10.2.2　分離機構設計　305

10.2.3　火工裝置的使用　305

10.3　連接與分離裝置　306

10.3.1　火工裝置　306

10.3.2　非火工裝置　317

10.4　連接與分離機構分析　322

10.4.1　連接的預緊力分析　322

10.4.2　分離運動分析　324

10.5　連接與分離機構係統典型應用　326

10.5.1　部件連接與分離機構　326

10.5.2　艙段連接與分離機構　328

10.5.3　星箭連接與分離機構　330

10.6　在軌服務對接與分離機構　334

10.6.1　基本概念　334

10.6.2　在軌服務對接與分離機構設計　335

10.6.3　在軌服務對接與分離機構設計實例　336

第 11章　展開機構設計　340

11.1　概述　341

11.2　展開機構的分類與組成　342

11.2.1　展開機構分類　342

11.2.2　展開機構的組成　347

11.3　展開機構設計　348

11.3.1　展開力矩(力) 裕度　348

11.3.2　展開過程的控製　349

11.3.3　展開位置或形狀的鎖定　349

11.3.4　收攏功能的設計　349

11.3.5　展定時的衝擊載荷　350

11.3.6　機構中結構件的剛度　351

11.3.7　展開位置的測定　352

11.3.8　展開運動的分析　352

11.4　典型鎖定鉸鏈　353

11.4.1　凸輪式鎖定鉸鏈　353

11.4.2　插銷式鎖定鉸鏈　354

11.4.3　精密鎖定裝置　356

11.5　典型展開機構　360

11.5.1　摺鉸式展開機構　360

11.5.2　構架式展開機構　364

11.5.3　背架式展開機構　370

11.5.4　套筒式展開機構　373

11.6　新型展開機構　376

11.6.1　新型展開機構概述　376

11.6.2　基於形狀記憶材料的展開機構　376

11.7　展開機構的發展趨勢　379

第 12章　太陽翼結構與機構設計　383

12.1　概述　384

12.2　産品組成　389

12.3　太陽翼結構　393

12.3.1　支撐結構　393

12.3.2　連接結構　397

12.4　太陽翼機構　399

12.4.1　壓緊釋放機構　400

12.4.2　展定機構　403

12.4.3　展開聯動機構　413

12.4.4　展開緩衝機構　415

12.4.5　展開時序控製　417

12.5　太陽翼結構與機構的試驗驗證　423

12.5.1　部件級試驗　423

12.5.2　整翼級試驗　428

12.6　新型太陽翼結構與機構　430

第 13章　航天器機構仿真分析　433

13.1　概述　434

13.2　機構仿真分析的目的與要求　436

13.2.1　機構運動學仿真分析　436

13.2.2　機構動力學仿真分析　437

13.2.3　機電一體化仿真分析　438

13.3　機構仿真分析方法　440

13.3.1　概述　440

13.3.2　機構運動學分析方法　442

13.3.3　機構動力學分析方法　444

13.3.4　機電一體化仿真分析方法　447

13.4　機構仿真分析實例　451

13.4.1　太陽翼展開過程分析　451

13.4.2　伺服跟蹤機構分析　452

13.5　機構仿真分析技術發展方嚮　455

第 14章　航天器機構試驗　457

14.1　緒論　458

14.2　機構試驗矩陣　460

14.2.1　試驗方案　461

14.2.2　試驗矩陣　461

14.2.3　試驗設備和工裝　463

14.3　功能和性能試驗　464

14.3.1　機構狀態檢查　465

14.3.2　典型功能和性能試驗矩陣　466

14.3.3　典型機構的功能和性能試驗　468

14.4　展開試驗　471

14.4.1　展開試驗的目的　471

14.4.2　重力補償的方法　472

14.4.3　典型展開試驗　476

14.5　環境試驗　479

14.5.1　環境試驗設計　480

14.5.2　力學環境試驗　481

14.5.3　熱環境試驗　484

參考文獻　486

索引　491

作者介紹

柴洪友，研究員，博士生導師，畢業於哈爾濱工業大學航天學院，現任中國空間技術研究院總體部結構與機構專業總工程師，享受特殊津貼。長期從事航天器結構與機構的設計與驗證工作。全國“五一勞動奬章”獲得者，國傢國防科技工業有突齣貢獻中青年專傢。高峰，研究員，畢業於西北工業大學固體力學專業，現任職於中國空間技術研究院總體部，主要從事航天器結構設計與驗證工作，主要研究方嚮為復閤材料力學與復閤材料。

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