大飛機橡膠密封結構設計

作者：姚學鋒|責編:趙敬偉//趙穎
出版社：科學
ISBN：9787030816740

出版日期：2025/12/01
裝幀：平裝
頁數：511

人民幣：RMB 258 元售價：元

內容大鋼

航空橡膠複合密封結構是大型客機重大複雜系統工程的關鍵功能結構件，直接關係大型客機的服役安全性與乘客舒適性。本書是專門論述航空橡膠複合密封結構設計的著作，分四篇，共21章。針對我國航空橡膠密封結構自主創新研製的國產化需求與「理論-方法-結構-裝備-應用」的全生命周期研究主線索展開，系統介紹了橡膠密封結構力學行為與設計、密封性能、製造技術、檢測技術及評價等內容，整體涵蓋了航空橡膠密封結構的力學模型及設計理論、泄漏模型及預測方法、製造技術與工藝力學、密封結構檢測及評價等科學研究體系與工程應用場景，踐行了基礎科學-技術科學-工程科學三位一體的產學研深度交叉融合的創新理念。論述深入淺出，基礎研究、關鍵技術與應用驗證相互融合，同時提供了必要的預備知識與眾多算例，以利讀者理解與掌握本書內容。
本書可供自然科學與技術科學眾多學科，如材料學、物理學、化學、化工學、飛行器設計、力學、電磁學、熱力學、光學、聲學，以及航空航天航海、土木、機械、能源、石油、交通、體育、醫療等工程領域的高校師生和科技人員閱讀。

作者介紹

姚學鋒|責編:趙敬偉//趙穎
姚學鋒，博士，清華大學，教研系列長聘教授，博士生導師。長期從事先進複合材料、航空橡膠密封結構、複合材料修復、無損檢測、實驗固體力學等領域的基礎科學與工程應用研究。2022年與國營蕪湖機械廠共同創立清華大學航空複合材料智能修復技術聯合研究中心。2024年被聘為C929特聘專家。取得的創新性研究成果：ロ發展了先進複合材料結構的數字化設計方法，開發了複合材料非接觸測試及性能評價技術；ヮ提出了航空橡膠密封結構的工藝、製造、設計、測試一體化研究方法，引領了大型客機國產橡膠密封結構的產學研一體化深度交叉融合發展方向；ワ建立了航空複合材料結構智能化及數字化修復技術體系與先進修復裝備平台，奠定了複合材料快速修復設計及工程應用的科學技術基礎。

序
前言
引言
    0.1  航空飛機橡膠密封結構
    0.2  高性能織物橡膠密封材料
    0.3  高性能織物橡膠密封結構設計
    0.4  高性能織物橡膠密封材料的發展前景
    參考文獻
第一篇  密封結構力學行為與設計
  第1章  織物橡膠密封材料力學本構理論
    1.1  概述
    1.2  各向異性超-黏彈性本構模型
      1.2.1  本構模型
      1.2.2  織物橡膠密封材料本構參數的獲取
      1.2.3  織物橡膠材料本構理論的應用
    1.3  非正交織物各向異性超-黏彈性本構模型
      1.3.1  網狀纖維織物增強橡膠複合材料的各向異性超彈性本構模型
      1.3.2  複雜織物橡膠複合材料的表徵
      1.3.3  複雜織物橡膠密封結構的宏觀力學行為
    1.4  各向異性超-黏-偽彈性本構模型
      1.4.1  各向異性超-黏-偽彈性本構行為
      1.4.2  試驗部分
      1.4.3  結果和討論
    1.5  結論
    參考文獻
  第2章  織物橡膠密封結構高低溫力學性能研究
    2.1  概述
    2.2  織物橡膠密封結構形式
    2.3  橡膠和聚酯纖維材料性能
      2.3.1  橡膠材料超彈性本構參數
      2.3.2  聚酯纖維力學性能與溫度的關係
    2.4  密封結構截面內側網狀纖維橡膠複合材料
      2.4.1  應變能本構模型
      2.4.2  單軸拉伸試驗
    2.5  表面織物橡膠複合材料
      2.5.1  表面織物橡膠複合材料幾何結構
      2.5.2  表面織物橡膠複合材料有限元模擬
    2.6  織物橡膠密封結構力學性能
    2.7  結論
    參考文獻
  第3章  織物橡膠密封結構摩擦行為研究
    3.1  概述
    3.2  橡膠密封結構黏滑特性研究
      3.2.1  黏滑現象研究
      3.2.2  橡膠密封結構黏滑特性和運動機制
    3.3  橡膠密封結構動摩擦性能測試研究
      3.3.1  測試裝置與方法
      3.3.2  純橡膠密封結構摩擦性能測試
      3.3.3  織物橡膠密封結構摩擦性能測試
      3.3.4  織物橡膠密封結構動摩擦性能有限元分析

    3.4  織物橡膠密封結構曲面間摩擦性能研究
      3.4.1  織物橡膠密封結構曲面摩擦性能測試及有限元分析
      3.4.2  織物橡膠密封結構曲面上載荷分析
      3.4.3  摩擦對織物橡膠密封結構載荷分析的影響
    3.5  結論
    參考文獻
  第4章  織物橡膠密封結構干涉、摩擦、溫度效應
    4.1  概述
    4.2  前緣縫翼增升裝置多剛體動力學模擬分析
      4.2.1  基於ADAMS的前緣縫翼增升裝置多剛體系統建模
      4.2.2  運動學模擬分析
    4.3  摩擦增量載荷模擬及分析
      4.3.1  摩擦增量載荷理論分析模型
      4.3.2  考慮縫翼密封結構影響的前緣縫翼增升裝置動力學分析模型
      4.3.3  縫翼密封結構增量載荷對驅動扭矩的影響規律
      4.3.4  摩擦係數對扭矩的影響
      4.3.5  環境溫度對扭矩的影響
    4.4  結論
    參考文獻
  第5章  織物橡膠密封結構形狀優化設計
    5.1  概述
    5.2  織物橡膠密封結構橫截面幾何分析
    5.3  織物橡膠密封結構形狀優化設計方法
      5.3.1  形狀優化設計參數
      5.3.2  約束條件及優化目標
      5.3.3  形狀優化演算法
      5.3.4  形狀優化流程
    5.4  織物橡膠密封結構最優橫截面形狀
      5.4.1  不同氣體壓差下的最優橫截面形狀
      5.4.2  不同溫度下的最優橫截面形狀
      5.4.3  截面形狀多目標優化設計
    5.5  結論
    參考文獻
  第6章  登機門密封結構力學設計
    6.1  概述
    6.2  大型客機客艙門複合密封結構運動分析
      6.2.1  艙門複合密封結構開啟機理
      6.2.2  艙門複合密封結構構型
      6.2.3  艙門複合密封結構力學分析
      6.2.4  全尺寸艙門複合密封結構數值模型
    6.3  全尺寸艙門複合密封結構模擬與分析
      6.3.1  艙門壓縮載荷三維分佈
      6.3.2  艙門複合密封結構的壓縮性能
      6.3.3  艙門整體與局部區域的應力分析
    6.4  艙門複合密封結構整體壓縮載荷的經驗公式
    6.5  結論
    參考文獻
第二篇  密封結構密封性能
  第7章  織物橡膠密封結構微通道氣體泄漏機制
    7.1  概述

    7.2  單向泄漏通道的分佈形式對於泄漏率的影響
      7.2.1  單向微泄漏通道問題的提出
      7.2.2  單向微通道氣體泄漏機理
      7.2.3  氣體泄漏通道均勻性的模擬驗證
    7.3  單向微泄漏通道的分裂與泄漏率的預測
      7.3.1  微泄漏通道分裂的理論模型
      7.3.2  微泄漏通道內氣體自由流速的預測
      7.3.3  密封結構泄漏通道的宏細觀模型
    7.4  交叉通道支路對氣體泄漏率的影響
      7.4.1  表面織物結構
      7.4.2  支路通道對微泄漏通道模型氣體流量的影響
      7.4.3  單個支路通道的泄漏率分析
      7.4.4  多個支路通道的泄漏率分析
    7.5  結論
    參考文獻
  第8章  織物橡膠密封結構氣體泄漏率研究
    8.1  概述
    8.2  織物橡膠密封結構氣體泄漏微通道
      8.2.1  氣體泄漏微通道
      8.2.2  矩形微通道有限元分析
    8.3  量綱分析
      8.3.1  氣體泄漏率量綱分析
      8.3.2  無量綱函數的確定
    8.4  織物橡膠密封結構氣體泄漏率
      8.4.1  試驗研究
      8.4.2  等效彈性模量
      8.4.3  接觸力學性能分析
      8.4.4  密封性能預測
    8.5  結論
    參考文獻
  第9章  飛機貨艙門密封性能研究
    9.1  概述
    9.2  織物橡膠密封材料氣體泄漏機制
      9.2.1  矩形微通道內的接觸界面氣體泄漏
      9.2.2  矩形微通道氣體泄漏數值模型
      9.2.3  接觸界面氣體泄漏規律及影響因素
    9.3  織物橡膠密封材料密封性能測試
      9.3.1  織物橡膠密封結構
      9.3.2  密封性能測試方法與裝置
      9.3.3  試驗結果與分析
    9.4  織物橡膠密封結構密封性能預測與分析
      9.4.1  織物橡膠密封結構氣體泄漏預測方法
      9.4.2  織物橡膠密封結構氣體泄漏預測及分析
    9.5  大型客機貨艙門密封性能分析與預測
      9.5.1  艙門密封結構密封特性及影響因素分析
      9.5.2  艙門密封結構雙接觸面氣體泄漏分析
      9.5.3  不同門框直徑下艙門密封結構氣體泄漏分析
      9.5.4  大型客機貨艙門密封性能預測
    9.6  結論
    參考文獻

  第10章  織物橡膠密封結構密封性能影響因素研究
    10.1  概述
    10.2  橡膠材料應力鬆弛效應
      10.2.1  橡膠材料黏彈性模型
      10.2.2  玻爾茲曼疊加原理
      10.2.3  橡膠材料應力鬆弛試驗
      10.2.4  接觸力學性能有限元分析
      10.2.5  氣體泄漏率隨時間變化關係
    10.3  壓縮位移
    10.4  溫度效應
      10.4.1  高低溫密封性能試驗測試
      10.4.2  高低溫條件下氣體泄漏率預測
    10.5  結論
    參考文獻
  第11章  飛行過程整機艙門密封性能評價
    11.1  概述
    11.2  力學性能及密封性能影響因素
      11.2.1  大氣環境參數
      11.2.2  飛機艙門織物橡膠密封結構
      11.2.3  織物橡膠密封結構有限元模型
      11.2.4  多接觸密封面氣體泄漏率預測方法
    11.3  力學性能及密封性能預測
      11.3.1  登機門織物橡膠密封結構
      11.3.2  貨艙門織物橡膠密封結構
      11.3.3  應急離機門織物橡膠密封結構
      11.3.4  應急門織物橡膠密封結構
      11.3.5  E-E門織物橡膠密封結構
      11.3.6  增壓預防門織物橡膠密封結構
      11.3.7  飛機飛行全過程氣體泄漏率
    11.4  結論
    參考文獻
  第12章  密封結構泄漏的紅外檢測技術及其應用
    12.1  損傷誘導泄漏孔的泄漏率測試技術
      12.1.1  紅外圖像技術測量孔泄漏率的基本原理
      12.1.2  任意形狀泄漏孔氣體泄漏模擬模擬
      12.1.3  密封結構損傷孔氣體泄漏試驗研究
    12.2  接觸界面的泄漏率測試技術
      12.2.1  接觸界面氣體泄漏測試基本原理—一般泄漏區域
      12.2.2  接觸界面氣體泄漏測試基本原理—集中泄漏區域
      12.2.3  接觸界面氣體泄漏模擬模擬
      12.2.4  接觸界面氣體泄漏試驗研究
      12.2.5  界面泄漏均勻性計算
    12.3  超解析度紅外圖像技術在泄漏測試中的應用
      12.3.1  單孔、多孔氣體泄漏試驗
      12.3.2  超解析度紅外圖像技術
      12.3.3  超解析度紅外圖像技術對氣體泄漏測試的影響
    12.4  結論
    參考文獻
  第13章  密封結構泄漏的氣動檢測技術及其應用
    13.1  基於單個聲壓感測器的單孔泄漏率測試技術

      13.1.1  單孔氣體泄漏的氣動聲學理論模型
      13.1.2  單孔泄漏氣體的聲壓場數值模擬
      13.1.3  單孔氣體泄漏的試驗驗證
      13.1.4  結果討論與比較分析
    13.2  基於一維聲壓感測器陣列的單孔泄漏率測試技術
      13.2.1  基於波束成形方法的一維泄漏測試理論
      13.2.2  基於一維聲壓感測器陣列的單孔泄漏試驗驗證
      13.2.3  氣體泄漏率測試靈敏度驗證
    13.3  基於一維聲壓感測器陣列的界面泄漏率測試技術
      13.3.1  界面泄漏的氣動聲學測試理論
      13.3.2  基於一維聲壓感測器陣列的界面泄漏試驗驗證
    13.4  紅外圖像技術與氣動聲學測試方法的總結與對比
    13.5  結論
    參考文獻
第三篇  密封結構製造技術及其應用
  第14章  織物橡膠密封結構成型工藝及製備技術
    14.1  概述
    14.2  密封結構橡膠材質與結構分析
    14.3  密封結構成型工藝
      14.3.1  管狀密封結構一次成型工藝
      14.3.2  橡膠二次成型工藝探索
    14.4  密封型材結構製造
      14.4.1  直段密封結構型材的製造
      14.4.2  曲段密封結構型材的製造
      14.4.3  異形曲段密封結構的製造
    14.5  結論
    參考文獻
  第15章  橡膠密封結構製造工藝力學研究
    15.1  橡膠硫化成型數值模擬
      15.1.1  橡膠硫化動力學模型
      15.1.2  橡膠硫化動力學數值模擬
    15.2  管狀密封結構硫化成型模擬
      15.2.1  織物橡膠管狀密封結構一次成型模擬
      15.2.2  織物橡膠管狀密封結構二次硫化設計
    15.3  心形織物橡膠密封結構硫化殘餘應力模擬
    15.4  結論
    參考文獻
  第16章  艙門橡膠密封結構整體成型工藝
    16.1  織物橡膠密封結構黏接技術
      16.1.1  密封結構型材黏接夾具介紹
      16.1.2  密封結構型材整圈黏接工藝
    16.2  整體模壓成型
      16.2.1  基本原理
      16.2.2  模芯熔融法-低溫合金模芯製備
      16.2.3  密封結構整體模壓成型
      16.2.4  二次硫化及去除模芯工藝
    16.3  航空橡膠密封結構自動化製造工藝探討
      16.3.1  航空橡膠密封結構裹覆模壓方案
      16.3.2  航空織物橡膠密封結構擠出方案
    16.4  總結

    參考文獻
第四篇  艙門密封結構智能設計及檢測
  第17章  基於機器學習的前緣縫翼密封結構設計
    17.1  多層結構織物橡膠複合密封結構
    17.2  機器學習神經網路的基本架構
      17.2.1  數據集生成
      17.2.2  機器學習演算法
    17.3  訓練結果
      17.3.1  數據預處理
      17.3.2  訓練和評估機器學習模型
      17.3.3  結果與討論
      17.3.4  框架的前景
    17.4  結論
    參考文獻
  第18章  織物橡膠密封結構數字孿生設計
    18.1  概述
    18.2  材料和方法
      18.2.1  航空織物橡膠密封結構數字孿生框架
      18.2.2  計算框架
      18.2.3  複雜織物橡膠複合結構材料參數
      18.2.4  數據集生成與模型評估函數
    18.3  織物橡膠密封結構數字孿生預測模型性能評估
      18.3.1  全場位移和應力
      18.3.2  不同溫度下的壓縮性能
      18.3.3  交互試驗
      18.3.4  巡航條件下力學性能預測
      18.3.5  服役狀態疲勞壽命評估示例
      18.3.6  模型適用性與外推能力
    18.4  結論
    參考文獻
  第19章  石墨烯橡膠應變感測材料設計
    19.1  概述
    19.2  石墨烯硅橡膠複合材料的製備與性能研究
      19.2.1  製備和表徵
      19.2.2  石墨烯硅橡膠複合材料微納觀形貌及界面性能
      19.2.3  石墨烯硅橡膠複合材料力學及導電性能
      19.2.4  石墨烯硅橡膠複合材料應變感測行為
    19.3  石墨烯硅橡膠複合材料應變電阻響應機制
      19.3.1  感測機理及理論模型
      19.3.2  應變感測行為的定量表徵
    19.4  基於石墨烯-碳納米管協同效應的電阻響應調控策略
      19.4.1  概述
      19.4.2  材料製備與表徵
      19.4.3  電阻測試結果
      19.4.4  導電網路形貌及電阻響應機理解釋
    19.5  動態電阻響應的肩峰現象研究
      19.5.1  試樣製備及表徵
      19.5.2  電阻響應行為：納米填料含量和應變幅值的影響
      19.5.3  肩峰現象機制分析
      19.5.4  電阻響應單調性的力學調控設計

    19.6  結論
    參考文獻
  第20章  基於石墨烯橡膠感測的密封結構在線監測技術
    20.1  概述
    20.2  飛機艙門橡膠密封結構開關門狀態在線監測
      20.2.1  基本原理
      20.2.2  測試方案、感測元件及典型測試位置
      20.2.3  感測元件的標定
      20.2.4  感測元件測試結果分析
    20.3  飛機增壓預防門橡膠密封結構密封性在線監測
      20.3.1  增壓預防門橡膠密封結構
      20.3.2  橡膠密封結構密封性測試方案
      20.3.3  橡膠密封結構密封性測試結果分析
    20.4  結論
    參考文獻
  第21章  大型客機艙門泄漏檢測方案設計與實施
    21.1  登機門氣體泄漏現場檢測
      21.1.1  登機門密封結構氣體泄漏測試
      21.1.2  登機門自身縫隙氣體泄漏測試
    21.2  航空橡膠密封結構平整度的測試與分析
      21.2.1  三維結構光基本測試原理
      21.2.2  航空橡膠密封結構平整度測試原理
      21.2.3  平整度測試與結果分析
    21.3  飛機應急門氣體泄漏監測方案設計
      21.3.1  紅外圖像測試平台設計
      21.3.2  氣動聲學測試平台設計
    21.4  結論
    參考文獻

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