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飛行器實驗力學 版權信息
- ISBN：9787030736239
- 條形碼：9787030736239 ; 978-7-03-073623-9
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
飛行器實驗力學 內容簡介
飛行器實驗力學是以飛行器結構為研究對象，以服役載荷為輸入，通過載荷模擬、協調控制、同步測量和數據處理等手段，進行力學性能和響應表征研究的一門技術科學，是航空宇航科學基礎技術研究和新型飛行器研制的主要科學支撐。本書集科學知識重構和工程技術創新于一體，從靜、動、疲勞、熱、聲和環境專業出發，對標規范要求，細分實驗載荷，深入理論基礎，詳述計算方法，強化工程設計，創新實驗技術，簡化載荷模擬，統籌工程技術和科學內涵，系統全面的描述了現代飛行器強度實驗理論與方法，包括實驗原理、實驗設備、測量方法及數據處理等內容，是航空宇航科學技術專業和實驗力學交叉融合的創新型學術專著。
飛行器實驗力學 目錄
目錄
第1章緒論
1.1力學的起源與發展001
1.2實驗力學的內涵與外延002
1.3飛行器實驗力學的任務與挑戰003
參考文獻005
第2章飛行器力學問題
2.1力學與飛行器007
2.2飛行器力學問題008
2.2.1飛行器靜力學問題008
2.2.2飛行器動力學問題008
2.2.3飛行器疲勞問題010
2.2.4飛行器高溫力學問題011
2.2.5飛行器噪聲問題011
2.2.6飛行器環境適應性問題012
2.3規范要求012
2.3.1飛機結構靜強度規范要求013
2.3.2飛機結構動強度規范要求015
2.3.3飛機結構熱強度規范要求018
2.3.4飛機結構疲勞強度規范要求019
2.3.5飛機結構噪聲強度規范要求023
2.3.6飛機結構環境適應性相關規范要求024
2.4飛行器實驗力學的內涵025
2.4.1飛行器結構實驗的分類026
2.4.2靜力實驗027
2.4.3動力學實驗027
2.4.4熱強度實驗028
2.4.5疲勞實驗029
2.4.6噪聲實驗030
2.4.7氣候環境實驗030
2.4.8實驗測量技術031
第3章飛行器靜載荷
3.1過載系數032
3.1.1作用在飛行器的靜載荷032
3.1.2過載系數的概念033
3.1.3典型飛行情況的過載計算034
3.2飛機的靜載荷計算036
3.2.1飛行載荷情況036
3.2.2飛行載荷計算的原始數據042
3.2.3飛行載荷計算一般步驟043
3.3導彈（火箭）的靜載荷計算044
3.3.1導彈（火箭）的設計情況044
3.3.2靜載荷計算的一般方法051
3.3.3導彈（火箭）體內力計算053
3.4靜力實驗載荷模擬056
3.4.1實驗載荷處理方法056
3.4.2實驗加載方法057
3.4.3實驗控制方法060
3.4.4實驗測量方法060
參考文獻062
第4章飛行器動載荷
4.1振動載荷063
4.1.1動載荷識別法065
4.1.2直接測量歸納法067
4.1.3計算法068
4.1.4工程經驗預計法069
4.2沖擊載荷072
4.2.1墜撞載荷（著陸）072
4.2.2著水載荷074
4.2.3離散源沖擊載荷076
4.2.4外掛物投放和武器發射載荷080
4.2.5戰傷載荷081
4.2.6起落架動載荷082
4.3動力學實驗載荷模擬083
4.3.1振動實驗載荷模擬083
4.3.2沖擊實驗載荷模擬086
參考文獻098
第5章飛行器疲勞載荷
5.1疲勞載荷及載荷譜101
5.1.1疲勞載荷源101
5.1.2飛機疲勞載荷譜及其編制方法104
5.2基于疲勞過程兩階理論的設計方法107
5.2.1安全壽命設計107
5.2.2損傷容限設計111
5.2.3耐久性設計116
5.2.4可靠性設計119
5.3特殊環境下的疲勞問題121
5.3.1腐蝕疲勞121
5.3.2擦傷疲勞122
5.3.3高溫疲勞和低溫疲勞122
5.3.4聲疲勞123
5.3.5熱疲勞124
5.4疲勞實驗載荷模擬124
5.4.1實驗載荷處理方法124
5.4.2載荷施加方法126
5.4.3實驗控制方法127
5.4.4實驗測量方法127
5.4.5無損檢測方法127
參考文獻129
第6章飛行器熱環境
6.1熱環境基礎理論131
6.2熱分布132
6.2.1熱分布工程計算方法132
6.2.2熱分布數值計算方法133
6.3熱防護134
6.3.1飛行器結構傳熱及溫度場計算134
6.3.2飛行器結構熱應力與變形135
6.4熱管理137
6.5熱布局138
6.5.1基本設計要求與主要布局形式139
6.5.2氣動布局設計優化方法139
6.6熱強度實驗載荷模擬140
6.6.1實驗熱載荷處理141
6.6.2實驗載荷施加方法142
6.6.3熱環境控制技術146
參考文獻148
第7章飛行器聲環境
7.1氣動噪聲原理149
7.1.1聲波方程149
7.1.2聲源方程151
7.2飛行器噪聲源155
7.2.1機體噪聲155
7.2.2螺旋槳噪聲159
7.2.3風扇噪聲160
7.2.4其他噪聲源161
7.3飛行器噪聲控制162
7.3.1噪聲主動控制的原理163
7.3.2噪聲主動控制系統組成164
7.3.3噪聲主動控制系統的應用165
7.4噪聲實驗載荷模擬165
7.4.1實驗載荷處理方法165
7.4.2實驗載荷加載方法167
7.4.3實驗載荷測控方法170
參考文獻170
第8章飛行器氣候環境
8.1溫度環境173
8.1.1高溫環境173
8.1.2低溫環境174
8.1.3溫度沖擊174
8.2濕熱環境174
8.3太陽輻射環境175
8.4降雨環境177
8.5降/揚雪環境177
8.6積冰/凍雨環境178
8.7氣候環境載荷模擬179
8.7.1環境應力水平確定原則179
8.7.2溫度環境模擬179
8.7.3濕熱環境模擬183
8.7.4太陽輻射環境模擬184
8.7.5結冰環境模擬184
參考文獻186
第9章電測法
9.1電阻應變計的構造與工作原理187
9.1.1電阻應變計的構造187
9.1.2電阻應變計的工作原理188
9.2測量電路原理與設備189
9.2.1直流電橋189
9.2.2電橋的平衡192
9.2.3半橋測量和全橋測量193
9.2.4靜態電阻應變儀194
9.2.5動態電阻應變儀195
9.3測量電橋的特性及應用197
9.3.1測量電橋的基本特性與溫度補償197
9.3.2測量電橋的接線方法198
9.3.3測量電橋的應用204
參考文獻208
第10章光測法
10.1光測彈性學方法210
10.1.1平面偏振光
的光彈性效應210
10.1.2圓偏振光的光彈性效應213
10.2平面云紋法216
10.3全息干涉法221
10.3.1激光全息照相221
10.3.2測量振動的全息干涉術——時間平均法223
10.4激光散斑干涉法227
10.4.1激光散斑的物理性質227
10.4.2單光束散斑干涉法228
10.5數字圖像相關法230
10.5.1基本原理230
10.5.2數字圖像相關測量系統設計方案231
10.5.3數字圖像相關法優缺點232
10.5.4應用實例232
10.6微拉曼光譜法235
10.6.1測量原理235
10.6.2實驗的主要流程239
10.6.3應用實例242
參考文獻243
第11章實驗數據處理
11.1誤差的基本概念245
11.1.1真值245
11.1.2誤差的定義246
11.1.3誤差的表示方法246
11.1.4誤差的來源247
11.1.5誤差的分類247
11.1.6測量數據的精度248
11.2誤差的合成248
11.2.1系統誤差的合成249
11.2.2隨機誤差的合成249
11.2.3誤差的總合成250
11.2.4間接測量的誤差合成250
11.3誤差的傳遞251
11.4測量儀器的誤差、準確度和不確定度252
11.4.1測量儀器的誤差252
11.4.2測量儀器的準確度253
11.4.3測量儀器的不確定度253
11.5可疑數據的取舍253
11.6數據處理255
11.6.1數據處理方法255
11.6.2一元線性回歸256
參考文獻259
第12章飛行器典型力學實驗介紹
12.1靜力實驗260
12.1.1實驗背景簡介260
12.1.2實驗系統與設備261
12.1.3典型實驗案例262
12.2疲勞實驗265
12.2.1實驗背景簡介265
12.2.2實驗系統與設備266
12.2.3典型實驗案例266
12.3振動疲勞實驗269
12.3.1實驗背景簡介269
12.3.2實驗安裝及加載270
12.3.3典型實驗案例270
12.4沖擊實驗273
12.4.1實驗背景簡介273
12.4.2實驗系統與設備274
12.4.3典型實驗案例275
12.5熱強度實驗279
12.5.1實驗背景簡介279
12.5.2實驗系統與設備280
12.5.3典型實驗案例281
12.6多場耦合強度實驗289
12.6.1實驗背景簡介289
12.6.2實驗系統與設備290
12.6.3典型實驗案例293
12.7氣候環境實驗297
12.7.1實驗背景簡介297
12.7.2實驗系統與設備298
12.7.3典型實驗案例301
參考文獻306
第1章緒論
1.1力學的起源與發展001
1.2實驗力學的內涵與外延002
1.3飛行器實驗力學的任務與挑戰003
參考文獻005
第2章飛行器力學問題
2.1力學與飛行器007
2.2飛行器力學問題008
2.2.1飛行器靜力學問題008
2.2.2飛行器動力學問題008
2.2.3飛行器疲勞問題010
2.2.4飛行器高溫力學問題011
2.2.5飛行器噪聲問題011
2.2.6飛行器環境適應性問題012
2.3規范要求012
2.3.1飛機結構靜強度規范要求013
2.3.2飛機結構動強度規范要求015
2.3.3飛機結構熱強度規范要求018
2.3.4飛機結構疲勞強度規范要求019
2.3.5飛機結構噪聲強度規范要求023
2.3.6飛機結構環境適應性相關規范要求024
2.4飛行器實驗力學的內涵025
2.4.1飛行器結構實驗的分類026
2.4.2靜力實驗027
2.4.3動力學實驗027
2.4.4熱強度實驗028
2.4.5疲勞實驗029
2.4.6噪聲實驗030
2.4.7氣候環境實驗030
2.4.8實驗測量技術031
第3章飛行器靜載荷
3.1過載系數032
3.1.1作用在飛行器的靜載荷032
3.1.2過載系數的概念033
3.1.3典型飛行情況的過載計算034
3.2飛機的靜載荷計算036
3.2.1飛行載荷情況036
3.2.2飛行載荷計算的原始數據042
3.2.3飛行載荷計算一般步驟043
3.3導彈（火箭）的靜載荷計算044
3.3.1導彈（火箭）的設計情況044
3.3.2靜載荷計算的一般方法051
3.3.3導彈（火箭）體內力計算053
3.4靜力實驗載荷模擬056
3.4.1實驗載荷處理方法056
3.4.2實驗加載方法057
3.4.3實驗控制方法060
3.4.4實驗測量方法060
參考文獻062
第4章飛行器動載荷
4.1振動載荷063
4.1.1動載荷識別法065
4.1.2直接測量歸納法067
4.1.3計算法068
4.1.4工程經驗預計法069
4.2沖擊載荷072
4.2.1墜撞載荷（著陸）072
4.2.2著水載荷074
4.2.3離散源沖擊載荷076
4.2.4外掛物投放和武器發射載荷080
4.2.5戰傷載荷081
4.2.6起落架動載荷082
4.3動力學實驗載荷模擬083
4.3.1振動實驗載荷模擬083
4.3.2沖擊實驗載荷模擬086
參考文獻098
第5章飛行器疲勞載荷
5.1疲勞載荷及載荷譜101
5.1.1疲勞載荷源101
5.1.2飛機疲勞載荷譜及其編制方法104
5.2基于疲勞過程兩階理論的設計方法107
5.2.1安全壽命設計107
5.2.2損傷容限設計111
5.2.3耐久性設計116
5.2.4可靠性設計119
5.3特殊環境下的疲勞問題121
5.3.1腐蝕疲勞121
5.3.2擦傷疲勞122
5.3.3高溫疲勞和低溫疲勞122
5.3.4聲疲勞123
5.3.5熱疲勞124
5.4疲勞實驗載荷模擬124
5.4.1實驗載荷處理方法124
5.4.2載荷施加方法126
5.4.3實驗控制方法127
5.4.4實驗測量方法127
5.4.5無損檢測方法127
參考文獻129
第6章飛行器熱環境
6.1熱環境基礎理論131
6.2熱分布132
6.2.1熱分布工程計算方法132
6.2.2熱分布數值計算方法133
6.3熱防護134
6.3.1飛行器結構傳熱及溫度場計算134
6.3.2飛行器結構熱應力與變形135
6.4熱管理137
6.5熱布局138
6.5.1基本設計要求與主要布局形式139
6.5.2氣動布局設計優化方法139
6.6熱強度實驗載荷模擬140
6.6.1實驗熱載荷處理141
6.6.2實驗載荷施加方法142
6.6.3熱環境控制技術146
參考文獻148
第7章飛行器聲環境
7.1氣動噪聲原理149
7.1.1聲波方程149
7.1.2聲源方程151
7.2飛行器噪聲源155
7.2.1機體噪聲155
7.2.2螺旋槳噪聲159
7.2.3風扇噪聲160
7.2.4其他噪聲源161
7.3飛行器噪聲控制162
7.3.1噪聲主動控制的原理163
7.3.2噪聲主動控制系統組成164
7.3.3噪聲主動控制系統的應用165
7.4噪聲實驗載荷模擬165
7.4.1實驗載荷處理方法165
7.4.2實驗載荷加載方法167
7.4.3實驗載荷測控方法170
參考文獻170
第8章飛行器氣候環境
8.1溫度環境173
8.1.1高溫環境173
8.1.2低溫環境174
8.1.3溫度沖擊174
8.2濕熱環境174
8.3太陽輻射環境175
8.4降雨環境177
8.5降/揚雪環境177
8.6積冰/凍雨環境178
8.7氣候環境載荷模擬179
8.7.1環境應力水平確定原則179
8.7.2溫度環境模擬179
8.7.3濕熱環境模擬183
8.7.4太陽輻射環境模擬184
8.7.5結冰環境模擬184
參考文獻186
第9章電測法
9.1電阻應變計的構造與工作原理187
9.1.1電阻應變計的構造187
9.1.2電阻應變計的工作原理188
9.2測量電路原理與設備189
9.2.1直流電橋189
9.2.2電橋的平衡192
9.2.3半橋測量和全橋測量193
9.2.4靜態電阻應變儀194
9.2.5動態電阻應變儀195
9.3測量電橋的特性及應用197
9.3.1測量電橋的基本特性與溫度補償197
9.3.2測量電橋的接線方法198
9.3.3測量電橋的應用204
參考文獻208
第10章光測法
10.1光測彈性學方法210
10.1.1平面偏振光
的光彈性效應210
10.1.2圓偏振光的光彈性效應213
10.2平面云紋法216
10.3全息干涉法221
10.3.1激光全息照相221
10.3.2測量振動的全息干涉術——時間平均法223
10.4激光散斑干涉法227
10.4.1激光散斑的物理性質227
10.4.2單光束散斑干涉法228
10.5數字圖像相關法230
10.5.1基本原理230
10.5.2數字圖像相關測量系統設計方案231
10.5.3數字圖像相關法優缺點232
10.5.4應用實例232
10.6微拉曼光譜法235
10.6.1測量原理235
10.6.2實驗的主要流程239
10.6.3應用實例242
參考文獻243
第11章實驗數據處理
11.1誤差的基本概念245
11.1.1真值245
11.1.2誤差的定義246
11.1.3誤差的表示方法246
11.1.4誤差的來源247
11.1.5誤差的分類247
11.1.6測量數據的精度248
11.2誤差的合成248
11.2.1系統誤差的合成249
11.2.2隨機誤差的合成249
11.2.3誤差的總合成250
11.2.4間接測量的誤差合成250
11.3誤差的傳遞251
11.4測量儀器的誤差、準確度和不確定度252
11.4.1測量儀器的誤差252
11.4.2測量儀器的準確度253
11.4.3測量儀器的不確定度253
11.5可疑數據的取舍253
11.6數據處理255
11.6.1數據處理方法255
11.6.2一元線性回歸256
參考文獻259
第12章飛行器典型力學實驗介紹
12.1靜力實驗260
12.1.1實驗背景簡介260
12.1.2實驗系統與設備261
12.1.3典型實驗案例262
12.2疲勞實驗265
12.2.1實驗背景簡介265
12.2.2實驗系統與設備266
12.2.3典型實驗案例266
12.3振動疲勞實驗269
12.3.1實驗背景簡介269
12.3.2實驗安裝及加載270
12.3.3典型實驗案例270
12.4沖擊實驗273
12.4.1實驗背景簡介273
12.4.2實驗系統與設備274
12.4.3典型實驗案例275
12.5熱強度實驗279
12.5.1實驗背景簡介279
12.5.2實驗系統與設備280
12.5.3典型實驗案例281
12.6多場耦合強度實驗289
12.6.1實驗背景簡介289
12.6.2實驗系統與設備290
12.6.3典型實驗案例293
12.7氣候環境實驗297
12.7.1實驗背景簡介297
12.7.2實驗系統與設備298
12.7.3典型實驗案例301
參考文獻306
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飛行器實驗力學 節選
第1章緒論 1.1力學的起源與發展 力學是什么？ 力學作為自然學科中*早精確化的學科，曾是經典物理學的基礎和先行。進入20世紀后，憑借其獨立的理論體系和重大工程技術需求，從物理學中脫離出來，成為一門應用性較強的基礎學科[1]。 在《未來10年中國學科發展戰略： 力學》中，定義“力學是關于力、運動及其關系的科學 力學研究介質運動、變形、流動的宏微觀行為，揭示力學過程及其與物理、化學、生物學過程的相互作用規律”[2]。該定義將力學從研究物質機械運動規律中解脫出來，并體現出新時期力學研究跨層次、跨尺度以及學科交叉融合的特征。 力學*早的研究可追溯到阿基米德（公元前287年～公元前212年）時代。阿基米德作為力學創始人，給出了靜力學和流體靜力學的基本原理，享有“力學之父”尊稱。隨著時間的步伐邁入文藝復興時期，“現代科學之父”伽利略在《關于兩門新科學的對話》（1632年）一書中，討論了材料力學與動力學的研究結果。之后，牛頓站在巨人的肩膀上，集前人研究于一體，著《自然哲學的數學原理》（1687年），提出萬有引力定律和三大運動定律，標志著經典力學理論體系基本建立。其后200余年，經典力學理論體系不斷完善，并以解析的方式重塑理論框架，以嚴謹的結構與邏輯、極具對稱和簡潔的表達形式向世人展現出力學令人震撼的美感。 然而在20世紀初，“兩朵烏云”籠罩在經典力學頭頂，并*終形成了相對論力學和量子力學，在物體高速和微觀世界粒子的運動規律方面彌補了經典力學的不足。 古代中國，雖然沒有形成完善的力學體系，但也對自然和萬物運動有著自己的思考。在《墨子》的《經上》中提到“力，刑之所以奮也”。對這句話認可較為廣泛的解釋為“力是使物體運動的原因”，甚至部分學者認為是牛頓第二定律的雛形。 近現代，中國的自然科學基礎理論知識基本源于西方。*早出現的力學書籍是瑞典傳教士鄧玉涵與華人王徴合譯的《遠西奇器圖說》（1627年），書中將力學稱為“力藝”或“重學”。1859年，英國人愛約瑟和李善蘭合譯了英國力學家胡威立的力學著作《初等力學教程》，將力學稱為“重學”。1868年，丁韙良編譯了《格物測算》，提出“是書之力學即重學也，蓋重學無非力學之一端，而力學實重學之根源也”，*早開始用“力學”代替“重學”，但他所指的力學大致等同于現在的靜力學和質點動力學，還不是現今意義下的力學[3]。 **次將“Mechanics”翻譯為基本等同如今力學體系的“力學”的人并不是力學家，也不是自然科學家，而是清末民初的思想家嚴復，出現在《天演論》（1898年）一書中。之后在翻譯《群學肄言》中提出“力學之所治者，統熱電聲光以為緯，分流凝靜動以為經”[3]。 力學以使用嚴謹邏輯來認識自然與工程中的規律為目標，兼具基礎性和應用性。正如美國航空之父馮 卡門先生曾描述力學的作用“Scientists discover the world that exists， engineers create the world that never was. Mechanics is at the most exciting stage and we can do both.”（“科學家發現現存的世界，工程師創造未來的世界， 力學則處在*激動人心的地位，即我們可以兩者并舉！”）[1]。 力學作為工程科技的先導和基礎，是科學技術創新和發展的重要推動力。正如楊衛院士的描述“力學是統領全局的學科，必須把握靈魂、把握總體、把握關聯、把握貫穿；力學是抓總的，不能一葉障目，不見森林；不能守在中段，要頂天立地。”[1] 1.2實驗力學的內涵與外延 縱觀力學的發展歷史，力學發展的重要階段與重要的力學分支的建立都是和著名的實驗相聯系著的。一般認為流體力學的開端是馬略特的管流阻力實驗，空氣動力學的起步則可以追溯到物體升力的測量實驗，彈性力學的起步則是胡克的物體彈性實驗。脫離實驗的理論常常可以被實驗所否定，例如曾經存在了數百年的以太理論，在19世紀末被實驗所否定；亞里士多德關于落體的理論流傳了一千多年，被伽利略的實驗所否定[3]。因此，實驗力學起源于力學理論的發展和工程應用的實際需要，是一門結合自然現象以及工程問題需求而發展起來的科學。 力學實驗始于阿基米德的浮力量測、伽利略比薩落體實驗的速度量測、開普勒的天文軌道量測、胡克的彈性量測、牛頓的光折射量測[1]，但此時的力學實驗沒有學科專業的特色，僅為某一專門問題或某一學科服務，尚不能稱為實驗力學。20世紀30年代，隨著光彈性和電阻應變計的應用，力學實驗以應力分析為主，初步具有學科專業的特色，稱為“實驗應力分析”，指用實驗手段進行應力分析，區別于通過數學公式計算應力。1938年美國麻省理工學院的Ruge教授發明了電阻應變片[4]，開始了真實應變測量的時代，直到今天，應變片仍是實驗力學中重要的測量方法之一。20世紀60年代以后，隨著光學和微電子技術的發展，實驗手段越來越多，應用范圍越來越廣，具備相對獨立的理論、方法和技術，逐步形成了以機械量測、光測、電測、流體量測、振動量測等為核心內容的實驗力學學科。 根據實驗力學的任務，將其分為兩類： 其一是對已有力學理論證明與驗證的實驗，如1798年卡文迪許測定引力常數的實驗；其二是求解問題的實驗，如對于復雜問題，通常的做法是先基于實驗獲得相關規律，再建立相應的邏輯從理論上對問題進行分析。 基于以上論述，狹義的實驗力學就是指實驗過程力學量的測量技術，而廣義的實驗力學還包括力學實驗的組織與實施，本書后續不再對其進行區分。 實驗測量方法涉及的范疇較廣，具體包括電測、光測、聲測、圖像處理和雜交法等測量方法，實驗關注對象主要包括疲勞、斷裂、力學響應、無損檢測及評估、模型實驗、殘余應力等方面。 目前實驗力學的測量技術研究已經從傳統的電測、光測技術擴展到圖像技術、超聲技術、微納光測技術、無損檢測技術、傳感與檢測技術、動態與沖擊測量等領域。實驗力學的應用領域從機械冶金、能源動力、水利地質、土木交通和航空航天等逐步擴展到材料、微電子和生物工程等。 實驗力學研究的熱點領域和具有挑戰性的難題包括以下方面[5]。 （1）多場和多系統的實驗測量技術。與智能材料、生物材料、生化材料等領域相關，建立多場與多系統的加載和實驗測量技術是極具挑戰的研究領域。 （2）微納尺度實驗力學檢測技術和裝置。隨著微納尺度力學的迅速發展，迫切需要建立與之對應的微納尺度實驗力學檢測技術與裝置。 （3）特殊環境與極端條件下力學量測技術。與國防軍工、交通設施、航天航空工程等領域的材料及結構性能的損傷破壞研究密切相關。 （4）無損檢測新技術。與機械、能源等大型工程結構檢測以及材料和器件的性能檢測密切關聯。 （5）大工程系統中的測量與安全檢測技術。直接與國家經濟建設和國防建設中的大裝置、大系統和重大設施的安全運行相關。 （6）實驗數據的分析識別與力學場可視化技術。主要涉及實驗力學分析方法與圖像處理技術。 實驗力學具有很強的技術性與應用性，與新技術交叉廣泛，與工程應用和生產實踐結合緊密。實驗力學在力學發展過程中發揮了重要和關鍵的作用，推動和促進了力學基礎理論的發展，同時又是檢驗力學理論的標準。 1.3飛行器實驗力學的任務與挑戰 進入20世紀，航空航天成為與力學關系*為密切的領域之一，也是*具代表性的領域。力學有力地支撐了航空航天領域的發展，航空航天對新技術的需要又刺激和推動了對新的力學（如飛行器實驗力學）問題的深入研究[6]，逐步形成、豐富并發展了飛行器實驗力學。 飛行器實驗力學是關于飛行器結構（全機、部件、零件等）的考慮服役載荷（力、振動、熱載等）等效加載、協調控制、同步測量（如應力、變形、轉角、位移、頻率、振幅等）、結果分析評估的實驗科學。飛行器實驗力學“積木式”研究飛行器結構運動、變形、損傷的宏微觀行為，揭示多場多耦合力學過程及相互作用規律，是一門涉及面很廣的綜合性應用學科，包括強度、剛度、氣動彈性、耐久性/損傷容限、完整性、可靠性和氣候環境等方向。 1783年法國人蒙特哥爾菲兄弟和查爾斯的氣球首次使人類實現了長時間的飛行。1903年美國萊特兄弟成功研制了**架可操控的載人動力飛機。1947年美國耶格爾駕駛Bell X1飛機首次實現了超聲速飛行。1957年蘇聯成功發射了世界上**顆人造地球衛星。1961年蘇聯宇航員加加林乘坐東方號飛船首次進入太空。1969年美國阿波羅11號飛船**次登月成功，阿姆斯特朗成為**個登上月球的宇航員。1971年蘇聯首次將世界上**個空間站——禮炮一號送上近地軌道。1981年美國首次將可重復使用的、往返天地間的有翼式載人航天器——哥倫比亞號航天飛機送入近地軌道[7]。人類邁向天空的每一步，都離不開飛行器實驗力學。 縱觀飛行器結構軍用規范和民用飛行器適航規章，有一條主線貫穿始終： 未經實驗驗證的結構，不允許在飛行器上使用；只有通過限制載荷的強度實驗，飛行器才可以首飛；只有通過極限載荷的強度實驗，飛行器才可以進行性能試飛等[8]。飛行器實驗是驗證飛行器結構強度是否合格，證明所選擇結構形式是否合理、所用的強度計算方法是否正確及制造工藝是否滿足要求的重要手段，同時也是確定強度特性、使用壽命和維護周期的重要依據。因此，飛行器實驗力學為飛行器研制提供了不可缺少的基礎和支撐作用，其意義主要體現在以下幾個方面： （1）為飛行器設計資料與設計工具提供試驗數據； （2）驗證飛行器結構設計分析的方法和模型； （3）為飛行器的首飛和持續試飛提供強度依據； （4）為飛行器結構定壽延壽及編制維護大綱提供試驗依據； （5）是型號定型或適航取證的必要條件之一。 按照“積木式”研究驗證體系進行分類，飛行器實驗力學可分為材料/元件級、組件/部件級和全機實驗力學。 （1）材料/元件級實驗力學，主要通過提供基本數據位設計提供重要參考。 （2）組件/部件級實驗力學，是主要的驗證分析方法，目的是進行結構選型與驗證新結構強度，通常采用真實的飛行負載開展實驗，以確保裝配之后的飛行器滿足預期的設計要求。 （3）全機結構實驗力學，主要驗證結構強度與承載潛力，為飛行器設計、使用提供評估信息。數以百計加載設備作用在飛行器結構的不同位置，按照一定的時間順序施加載荷，以獲得不同載荷下結構的響應，例如著陸、起飛、加壓和減壓等。 航空航天工業經歷了一百多年的發展歷史，飛行器的飛行速度、高度、性能要求日益提高，與此同時，飛行器所經歷的載荷、環境日益復雜，對飛行器實驗力學提出了新的挑戰。 （1）實驗輸入條件選取難： 飛行器飛行剖面包括起飛、巡航、降落等階段，不同階段、不同氣象面臨的載荷環境和氣動特性不同，如何判斷飛行包絡線、如何在飛行包絡線內選取合適的/*危險的實驗工況，是需要依據相關的規范進行分析或實測的。 （2）多通道載荷協調控制難： 飛行器全機靜力實驗中，加載點多達數千，需要液壓加載裝置近百個，如何協調控制加載裝置，保證載荷的可靠性和穩定性，是一大難題。早期的加載主要靠人工調節載荷的大小，對于多點加載的復雜載荷，是難以模擬和控制的。目前常用多通道協調電液伺服加載技術解決多通道載荷的協調性和加載精度。 （3）實驗室模擬服役載荷難：以氣動載荷為例，其是按照一定的自然規律分布在飛行器結構表面上，早期的飛行器全機靜力實驗采用站人、堆沙袋等方式，二戰后開始采用液壓加載裝置，并分別發展出以美國為代表的硬式連接加載方法和以俄羅斯為代表的軟式連接加載方法。但其對氣動力的模擬精度仍然不足，仍需進一步發展服役載荷實驗室精確模擬方法，例如氣囊加載系統、新型拉壓墊系統等。 （4）多通道同步觸發測量
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