飞行器结构强度分析复习提纲正式

航空设计中的结构强度与安全性分析航空器是人类历史上最伟大的科技创造之一。

从莱特兄弟制造出第一架飞机，到如今各种类型的航空器在大气中飞行，航空技术的进步使得人类的生活质量得到了极大的提高，并促进了全球经济的发展。

在航空器的设计中，结构强度和安全性分析是非常重要的环节，它们保证了航空器在高空飞行中的稳定性和安全性。

1. 结构强度分析结构强度分析是指在设计和制造航空器时，考虑各个零部件和构件所需的强度及承受能力，避免任何强度不足的设计或制造错误。

因此，在航空器的设计中，结构强度分析是必不可少的。

首先，在结构强度分析中，需要考虑航空器外部所受的载荷。

载荷包括静载荷和动载荷两种。

静载荷是由于重力和悬挂负荷所产生的力，动载荷则是由于由风，加速度和其他运动因素产生的动态力。

对于静载荷，可以采用求和的方法来计算载荷总和从而得出最终的载荷。

而对于动载荷，则需要采用动态分析来计算。

其次，在结构强度分析中，应当考虑每个部件所承受的负荷。

这可以通过有限元分析方法来实现，从而确定每个部件的最大应力值和变形程度，以保证其能够承受设计所需的载荷和力。

如果任何一个部件在强度分析中出现了不足的情况，则需要重新设计或更换。

另外，结构强度分析还应考虑到材料的特性，例如弹性模量，疲劳寿命和裂纹扩展率。

这些因素被用来确定航空器部件的强度设计和使用寿命。

为了保证高度的结构强度和可靠性，航空器的每个部件都应该符合设计要求，并经过认真的测试和验证。

2. 安全性设计安全性设计是指在设计航空器时，应该将各个零部件的失效模式和失效可能性进行分析，以预防事故的发生。

在航空器设计过程中，安全性设计是同样重要的环节。

首先，需要识别和分析可能导致事故的因素。

例如，航空器过度重量或压力机械故障等。

下一步，需要评估这些因素所带来的风险。

如果这些风险超过设计标准，则必须采取必要的措施，如改变设计方法、提高组件质量等。

其次，安全性设计还应考虑到应对事故的应急措施。

飞行器结构设计和分析的基础知识飞行器是应用于空气或航空航天周围环境中的设备，由飞行器机身和相关系统组成。

飞行器的结构设计和分析是飞行器设计的重要组成部分。

在设计结构时需要考虑不同环境对结构的要求，以及结构本身的强度、刚度和稳定性等因素。

本文将讨论飞行器结构设计和分析的基础知识，包括材料选择、载荷计算、强度分析、刚度分析和稳定性分析等方面。

材料选择在飞行器结构设计和分析中，材料选择至关重要，不仅关系到结构的强度和刚度，还影响着飞机的重量和航程等因素。

通常情况下，航空航天工程师会优先选择高强度、高刚度和低重量的材料，如铝合金、钛合金、纤维增强复合材料等。

对于小型飞行器，可以使用铝合金作为机身的基础材料，铝合金是一种轻质高强的金属材料，易于加工、成型和维修。

对于大型飞行器，考虑到重量的影响，通常会选择钛合金和纤维增强复合材料。

钛合金具有高强度、耐腐蚀和抗疲劳破坏等特性，而纤维增强复合材料则具有高强度、高刚度和低重量等特点，同时也具有良好的隔热、隔音和电磁屏蔽性能。

载荷计算在结构设计前，需要对飞行器所受的各种载荷进行精确的计算，以确定合适的结构强度和刚度。

载荷包括机体重量、机载设备重量、气动载荷、惯性载荷、引擎推力、飞行机动载荷和地面操作载荷等。

其中，机体重量和机载设备重量可以通过重量测量和工程标准估算，而气动载荷则需要通过模拟飞行试验来获得，其余载荷则需要通过数学模型计算。

强度分析强度分析主要是通过对结构所承受的载荷进行计算和模拟，来确定结构的强度是否符合要求。

强度分析包括静态强度分析和疲劳强度分析。

静态强度分析通常是针对静态载荷进行的，通过计算材料在载荷作用下的应力和变形情况来确定材料的强度是否满足要求。

疲劳强度分析则是针对结构在长时间内承受周期性载荷时的情况进行的，通常需要进行多个循环，以评估结构的可靠性。

刚度分析刚度分析主要是通过对结构的变形情况进行计算和模拟，来确定结构的刚度是否符合要求。

刚度分析可以帮助工程师确定结构是否能够满足设计要求，例如在飞行过程中结构是否会发生过度变形而导致失控等问题。

飞行器机身结构的强度与刚度优化设计随着航空工业的发展和飞行器运输需求的增加，飞行器机身结构的强度与刚度优化设计变得尤为重要。

合理的结构设计可以提高飞行器的性能表现、降低重量和减少能量消耗。

本文将探讨飞行器机身结构的强度与刚度优化设计的关键因素，并提出一种有效的设计方法。

1. 强度与刚度的意义飞行器机身的强度与刚度是指机身在受到外力作用时的抗变形和抗损坏能力。

强度和刚度的提高可以增加飞行器整体的稳定性和安全性，以应对复杂的外部环境和各种飞行状态。

2. 关键因素（1）材料选择：优化设计的第一步是选择合适的材料。

常见的飞行器机身材料包括铝合金、碳纤维复合材料等。

不同材料的优缺点需考虑，包括强度、密度、可塑性等。

通过综合考虑这些因素，可以选择最适合的材料。

（2）结构形式：飞行器机身的结构形式对强度与刚度优化设计有着重要影响。

常见的结构形式包括蜂窝结构、复合壳体结构等。

选取合适的结构形式，既要考虑强度与刚度的需求，又要兼顾重量和制造成本。

（3）优化设计方法：强度与刚度优化设计中的核心是合理地分配材料和结构。

借助计算机辅助设计软件和数值分析方法，可以对现有结构进行优化，以实现最佳设计方案。

常用的方法包括有限元分析、参数化设计等。

3. 设计方法（1）有限元分析：有限元分析是一种常用的数值分析方法，可以模拟复杂结构的力学行为。

通过建立机身的有限元模型，可以进行强度和刚度的计算和分析，找到结构中的薄弱部位。

（2）参数化设计：参数化设计是指在设计过程中将设计变量参数化，通过调整参数值来改变设计方案。

通过建立参数化模型，可以遍历不同的参数组合，找到最优的设计方案。

这种方法可以节省时间和资源，并且适用于大规模设计问题。

4. 案例研究以某型客机机身的强度与刚度优化设计为例，通过有限元分析和参数化设计方法，得到了一种优化的设计方案。

结果表明，通过合理的材料选择和结构形式，可以减轻机身重量，提高机身的强度和刚度。

5. 结论飞行器机身结构的强度与刚度优化设计是航空工业中的重要研究方向。

静强度设计：安全系数de Pf P d p 设计载荷 e p 使用载荷 u p 极限载荷静强度设计准则：结构材料的极限载荷大于或等于设计载荷，即认为结构安全u p ≥d p载荷系数定义：除重力外，作用在飞机某方向上的所有外力的合力与当时飞机重量的比值， 称为该方向上的载荷系数。

载荷系数的物理意义：1、表示了作用于飞机重心处除重力外的外力与飞机重力的比值关系；2、表示了飞机质量力与重力的比率。

载荷系数实用意义：1、载荷系数确定了，则飞机上的载荷大小也就确定了；2、载荷系数还表明飞机机动性的好坏。

着陆载荷系数的定义：起落架的实际着陆载荷lg P 与飞机停放地面时起落架的停机载荷lg o P 之41.杆只能承受（或传递）沿杆轴向的分布力或集中力。

2.薄平板适宜承受在板平面内的分布载荷，包括剪流和拉压应力，不能传弯。

没有加强件加强时，承压的能力比承拉的能力小得多，不适宜受集中力。

厚板能承受一定集中力等。

3.三角形薄板不能受剪。

刚度分配原则：在一定条件下（如机翼变形符合平剖面假设），结构间各个原件可直接按照本身刚度的大小比例来分配它们共同承担的载荷，这种正比关系称为“刚度分配原则”P1l1/E1F1=P2l2/e2f2 K=EF/l p1/p2=k1/k2 p1=k1p/(k1+k2)（翼面结构的典型受力形式及其构造特点：1.薄蒙皮梁式：蒙皮很薄，纵向翼梁很强，纵向长桁较少且弱，梁缘条的剖面与长桁相比要大得多，当布置有一根纵梁时同时还要布置有一根以上的枞墙。

常分左右机翼-----用几个集中接头相连。

2.多梁单块式：蒙皮较厚，与长桁、翼梁缘条组成可受轴向力的壁板承受总体弯矩；纵向长桁布置较密，长桁截面积与梁的截面积比较接近或略小；梁或墙与壁板形成封闭的盒段，增强了翼面结构的抗扭刚度。

为充分发挥多梁单块式机翼的受力特征，左右机翼一般连成整体贯穿过机身，但机翼本身可能分成几段。

3.多墙厚蒙皮式：布置了较多的枞墙，厚蒙皮，无长桁，有少肋、多肋两种，但结合受集中力的需要，至少每侧机翼上要布置3~5个加强翼肋。

飞机机翼结构强度与疲劳寿命分析飞机机翼是支撑飞行器上升和下降的关键部件，机翼的结构强度和疲劳寿命对于飞机的飞行安全至关重要。

本文将对飞机机翼结构强度和疲劳寿命进行分析，并探讨一些提高机翼寿命的方法。

一、飞机机翼结构强度分析飞机机翼所承受的载荷主要有弯矩、剪力和轴力。

机翼的结构设计需要能够承受这些载荷，并保持足够的强度，以应对正常飞行和特殊情况下的负荷要求。

首先，机翼在飞行过程中承受的弯矩是主要的载荷。

弯矩是由飞行器的重量、飞行速度和操纵力所引起的。

根据弯矩大小和分布，机翼的受力情况可以被理解为在弯曲载荷下的杆件受力。

因此，机翼需具备足够的抗弯刚度和弯曲强度。

其次，机翼还需承受来自飞机不同部分及外界环境力的剪力和轴力。

剪力和轴力主要集中在机翼的连接点和边缘处。

为了保持结构的强度，机翼需要足够的抗剪刚度和抗轴向压力的能力。

为了满足机翼的结构强度要求，现代飞机使用了许多先进的材料和结构设计。

轻质高强度的复合材料广泛应用于机翼结构中，以减少重量和提高强度。

同时，还采用了刚性的桁架结构和合理的加强筋布置来增强机翼的强度。

二、飞机机翼疲劳寿命分析机翼的疲劳寿命是指机翼能够承受的循环载荷次数。

在实际飞行中，机翼会经历大量循环载荷，如起飞、飞行和着陆等过程中的载荷变化。

这些循环载荷会导致机翼产生疲劳损伤，进而影响机翼的性能和安全性。

疲劳寿命的计算基于材料的疲劳性能和实际载荷的统计分析。

材料的疲劳性能可以通过疲劳试验获得，包括疲劳极限、疲劳裂纹扩展速率等参数。

而载荷的统计分析则是通过统计飞机在特定飞行阶段和任务中的载荷数据得到。

传统的疲劳寿命分析方法是基于正常设计工作条件下机翼的寿命。

统计分析结果表明，飞机机翼的疲劳寿命取决于机翼的载荷历史和载荷幅值。

因此，正确预测和分析机翼的载荷是提高机翼寿命的关键。

为了提高机翼的疲劳寿命，工程师们采取了多种措施。

首先，优化机翼的结构设计，减少应力集中和疲劳敏感区域。

其次，使用先进的传感器和监测技术，实时监测机翼的状态和疲劳损伤。

飞机结构强度与稳定性分析飞机结构的强度和稳定性是保证飞机安全性的关键要素。

在设计飞机结构时，需要进行强度与稳定性分析，以确保飞机在各种操作条件下的结构能够承受飞行和地面操作所产生的各种载荷，并保持稳定。

强度分析是指对飞机结构进行载荷和应力分析，以确定各个部件的强度是否满足设计要求。

飞机在飞行、起降、地面运行等过程中会受到来自外部环境和内部载荷的作用力，如气动载荷、重力载荷、机动载荷等。

这些载荷会引起飞机结构产生应力和变形，如果结构强度不足或应力集中，就可能导致结构破坏或失效。

强度分析的过程通常包括以下几个步骤：1. 确定载荷：根据飞机的使用条件和工作环境，确定各种载荷的大小和方向。

不同载荷类型会对结构产生不同的作用，因此需要进行逐个载荷的分析。

2. 应力分析：通过数值计算或实验方法，计算结构在各载荷下的应力分布。

应力分析可以确定结构中应力的大小和分布情况，找出应力集中的部位。

3. 材料强度：根据结构所采用的材料类型和性能参数，确定材料的强度特性。

强度特性包括材料的屈服强度、抗拉强度、抗剪强度等。

4. 结构强度评估：将载荷和应力分析的结果与材料的强度特性进行对比，评估结构的强度是否满足设计要求。

如果结构在某些区域存在强度不足的问题，需要采取相应的措施，如增加材料厚度、增强结构支撑等。

稳定性分析是指对飞机结构的稳定性进行评估，以判断结构在受到外力作用时的变形和位移是否满足要求。

稳定性问题主要涉及结构的屈曲和失稳现象。

在稳定性分析中，首先需要确定结构的临界负载和临界位移。

临界负载是指当外力达到一定的大小时，结构将从稳定状态转变为失稳状态。

临界位移是指在临界负载下，结构发生的最大变形。

稳定性分析主要考虑以下几个方面：1. 屈曲分析：通过计算结构的刚度矩阵和载荷矩阵，确定结构的临界负载和临界位移。

屈曲分析可以帮助设计师了解结构的稳定性边界，从而采取相应的措施提高结构的稳定性。

2. 动力稳定性分析：以考虑飞机在飞行中的外界扰动和内部振动引起的稳定性问题。

飞机结构强度分析与改进技术研究第一章引言飞机结构强度是航空工程中的重要研究方向之一。

随着航空技术的不断发展和飞机运营环境的不断变化，对飞机结构强度的研究和改进技术的需求也日益迫切。

本章将介绍飞机结构强度分析与改进技术的研究背景和意义，以及本文的组织结构。

第二章飞机结构强度分析技术飞机结构强度分析技术是指通过理论分析、计算模拟和实验验证等手段，对飞机的结构强度进行评估和分析。

本章将介绍几种常用的飞机结构强度分析技术，包括有限元分析、疲劳寿命分析和强度验证试验等。

2.1 有限元分析有限元分析是一种基于数值计算方法的结构分析技术。

它将复杂的结构划分为多个有限大小的单元，通过求解每个单元的应力和变形，再根据单元之间的相互作用关系，得到整个结构的应力和变形分布情况。

有限元分析具有计算精度高、适用范围广的特点，是目前飞机结构强度分析中常用的方法之一。

2.2 疲劳寿命分析疲劳是飞机结构强度分析中的一个重要问题。

随着飞机飞行时间的增加，结构材料容易出现疲劳裂纹和断裂现象，严重影响飞机的安全性能。

疲劳寿命分析是通过模拟飞机在不同载荷和振动环境下的使用情况，评估结构所能承受的疲劳载荷大小和使用寿命。

疲劳寿命分析可以帮助飞机制造商确定结构设计的合理性，并采取相应的改进措施。

2.3 强度验证试验强度验证试验是飞机结构强度分析的最后一道防线。

在飞机设计完成后，通过对零部件、部件和整机进行静态和动态力学性能测试，验证设计是否符合预期要求。

强度验证试验既可以检测结构的强度和刚度特性，又可以发现设计和制造中存在的问题，为改进设计提供重要依据。

第三章飞机结构强度改进技术飞机结构强度改进技术是指通过改变飞机结构材料、优化结构设计和改进制造技术等手段，提高飞机的结构强度和安全性能。

本章将介绍几种常用的飞机结构强度改进技术，包括材料改进、结构设计优化和制造工艺改进等。

3.1 材料改进材料是飞机结构强度的基础，材料的质量和性能直接影响到飞机的结构强度和安全性能。

飞行器结构力学郑晓亚王焘西北工业大学2011年6月目录第一章绪论 (1)1.1 结构力学在力学中的地位 (1)1.2 结构力学的研究内容 (1)1.3 结构力学的计算模型 (1)1.4 基本关系和基本假设 (3)第二章结构的组成分析 (5)2.1 几何可变系统和几何不变系统 (5)2.2 自由度、约束和几何不变性的分析 (5)2.3 组成几何不变系统的基本规则、瞬变系统的概念 (7)2.4 静定结构和静不定结构 (12)第三章静定结构的内力及弹性位移 (13)3.1 引言 (13)3.2 静定桁架的内力 (13)3.3 静定刚架的内力＊ (16)3.4 杆板式薄壁结构计算模型 (19)3.5 杆板式薄壁结构元件的平衡 (20)3.6 静定薄壁结构及其内力 (25)3.7 静定系统的主要特征 (34)3.8 静定结构的弹性位移 (35)第四章静不定结构的内力及弹性位移 (45)4.1 静不定系统的特性 (45)4.2 静不定系统的解法——力法 (45)4.3 对称系统的简化计算 (54)4.4 静不定系统的位移 (57)4.5 力法的一般原理和基本系统的选取 (60)第五章薄壁梁的弯曲和扭转 (64)5.1 引言 (64)5.2 自由弯曲时的正应力 (65)5.3 自由弯曲时开剖面剪流的计算 (68)5.4 开剖面的弯心 (71)5.5 单闭室剖面剪流的计算 (77)I5.6 单闭室剖面薄壁梁的扭角 (81)5.7 单闭室剖面的弯心 (82)5.8 多闭室剖面剪流的计算＊ (86)5.9 限制扭转的概念＊ (91)第六章结构的稳定 (94)6.1 引言 (94)6.2 压杆的稳定性 (95)6.3 薄板压曲的基本微分方程 (95)6.4 薄板的临界载荷 (99)6.5 板在比例极限以外的临界应力 (102)6.6 薄壁杆的局部失稳和总体失稳 (103)6.7 加劲板受压失稳后的工作情况——有效宽度概念 (104)6.8 加劲板受剪失稳后的工作情况——张力场梁概念 (108)II第一章绪论1.1 结构力学在力学中的地位结构力学是飞行器结构计算的理论基础。

一、定义定义1：复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，组成具有两个或两个以上相态结构的材料。

该类材料不仅性能优于组成中的任意一个单独的材料，而且还可具有组分单独不具有的独特性能。

定义2：是由两种或多种不同类型、不同性质、不同相材料，运用适当的方法，将其组合成具有整体结构、性能优异的一类新型材料体系。

定义3：复合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。

各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足工程要求。

二、组成组成：基体材料----在复合材料中连续的物理相；基体的三种主要作用是：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。

增强材料----不连续的物理相，粒料、纤维、片状材料或它们的组合。

增强材料:能和聚合物复合，形成复合材料后其比强度和比模量超过现有金属的物质。

填料：复合材料的性能指标达不到金属材料相应性能指标的添加物。

增强体组元：玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属、天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等。

基体组元：树脂、金属、陶瓷、玻璃、碳、水泥等。

三、命名：复合材料的命名----根据增强材料与基体材料名称碳纤维环氧树脂复合材料四、分类：按照用途可分为：结构复合材料和功能复合材料结构复合材料：主要作为承力结构使用的材料，由能承载的增强体组元与能联结增强体成为整体材料同时又起传力作用的基体组元构成。

功能复合材料：指除力学性能以外还提供其它物理、化学、生物等性能的复合材料根据基体复合材料分为三大类，即树脂基复合材料(简称PMC)，金属基复合材料(简称MMC)及陶瓷基复合材料(简称CMC)。

根据增强纤维类型可分为：1碳纤维复合材料 2.玻璃纤维复合材料 3.有机纤维复合材料3.硼纤维复合材料4.混杂纤维复合材料根据增强物外形可分为：1.连续纤维复合材料2.纤维织物或片状材料增强的复合材料3.短纤维增强复合材料4.粒状填料复合材料根据制造方法可分为：1.层合复合材料2.混合复合材料3.浸渍复合材料五、复合材料的有点及应用于飞机结构的意义优点：1.比强度和比模量高 2.耐疲劳性能好 3.减振性能良好4.过载安全性好5.耐热性能6.各向异性及性能可设计性好7.工艺性好意义：既强又轻，耐磨蚀，抗疲劳，工艺性好，抗冲击性强，具有可设计性六、复合材料成型工艺方法与工艺过程（低压成型包括手糊和喷射）手糊成型：指在涂好脱模剂的模具上，采用手工作业，即一边铺设增强材料，一边涂刷树脂直到所需塑料制品的厚度为止，然后通过固化和脱模而取得塑料制品的这一成工艺。

1、 飞机所受的载荷可以归纳为哪两类？（表面力和质量力）2、 飞机的表面力包括哪些内容？P1飞行中的空气动力,发动机推力,着陆时的地面冲击力3、 飞机的质量力与什么成正比？它包括哪些内容？P1与质量m 成正比例,包括重力,以及由法向加速度和切向加速度决定的惯性力.4、 什么叫过载？它是矢量还是标量？通常所说的过载是指的哪个方向？ P2作用于飞机或部件上载荷的程度可用无量纲的过载值n 表示, 过载n 可理解为合力R bi 与飞机重力G 之比. 过载n 是矢量, 通常所说的过载是指法线方向.5、试证明飞机在垂直面内以匀速v 沿半径为R 的圆弧曲线俯冲时，飞机到最低点时的法向过载n y 最大，并且2max 1y v n gR=+。

P2-3 画P.1图1-1(大概画一下),1)写公式1-4第二个,2)公式1-5,3)公式1-6第二个,4)公式1-8上面的一行文字及公式1-8.6、试证明飞机在水平面内以匀速v 作圆弧盘旋时，盘旋半径R 越小，过载n y 越大。

P31)G=LCOSr 2)n y =1/G=1/cosr 3)Lsinr=mv 2/R 4)R h = mv 2/Lsinr = mv 2/Gn y=v 2所以盘旋半径R 越小，过载n y 越大.7、什么是飞机的使用载荷和设计载荷？16页是飞机在正常使用中所允许达到的最大载荷。

设计载荷即为极限载荷，是飞机及各构件在该载荷作用下不应破坏的载荷。

8、什么是飞机载荷的安全系数？为什么要引入安全系数？17页安全系数为设计载荷与使用载荷之比。

1、在使用载荷作用下，飞机结构没有永久变形或屈服。

2、在使用时可能出现超过规定的机动动作，从而出现大于规定的使用载荷。

3、结构中可能存在初始缺陷。

4、设计和试验精度引起的误差。

5、重复载荷作用和刚度的要求。

9、为什么飞机载荷的安全系数一般取为1.5？哪些情况下会取更大的安全系数？哪些情况下会取更小的安全系数？17页在经常重复的且作用时间长的载荷，其安全系数f 会取大点，一般为2；比如飞机着陆时的冲击载荷为经常重复、作用时间短的载荷，取1.65-1.8，而对于弹射座椅等一次使用的零件强度，安全系数可取小一点f=1.2510、安全系数取得太大或太小会有什么不良后果？太大浪费材料，增加重量，造成飞机性能下降；太小容易变形，超过其承受的载荷，安全性下降。

《飞行器结构力学》期中复习提纲《飞行器结构力学》期中复习提纲2014一、绪论1、了解飞机结构和材料的演变过程2、了解飞机结构的力学分析方法是怎样随着工程需求而发展的3、了解其它飞行器和飞机相比在力学分析上的特点4、掌握飞行器研制的基本过程5、掌握飞行器结构设计的基本思想（静强度和刚度、疲劳安全、损伤容限、耐久性或经济寿命设计）二、薄壁元件的力学分析(一)、典型飞行器结构的受力特征 1. 会正确使用过载系数2. 了解飞机和火箭的各种典型部件的受力特征(二)、薄壁构件的基本特点与假定1. 熟练掌握梁、板和壳的坐标系的规定2. 熟练掌握梁、板和壳中各种广义内力素的定义以及正方向的规定3. 熟练掌握梁、薄板和薄壳理论的基本假定4. 了解梁、杆、拱、板和壳的承力特点(三)、普通杆件（直杆，但可以是缓慢变截面的）的分析1. 能计算杆件所受到的轴力、弯矩、剪力和扭矩(1) 轴力d 0d xx T q x+=(2) 弯矩和剪力z zq xQ -=d d y y q xQ -=d dz y Q xM =d dy zQ xM -=d d ?注意符号(3) 扭矩0)(d d =+x m xM x x2. 能求解杆件拉压、弯曲和自由扭转时的应力和位移(1) 拉压d ()d o x u x xε=()()xx x T x EEA x σε==(2) 弯曲中性轴一定是形心惯性主轴，并注意公式符号z x z x u y )(),(θ= x w y d d -=θ )()(d d d d 22x I x M z x w Ez x Ez y y y x =-==θσy x y x u z )(),(θ-=xv z d d =θ)()(d d d d 22x I x M y xvEy x Ey z zz x -=-=-=θσ (3) 自由扭转熟悉杆件自由扭转的基本假定I. 圆轴ρθτJ r M x x /= 会计算实心和空心圆管的()34422/Rh R R J i o ππρ≈-=ραGJ M x /===LxL x GJ M x x 0d d )(ραθ II. 开口薄壁杆件 ?自由扭转剪应力沿截面厚度线性分布n p x n n xsh D M G =)(τ∑==N n nn n p h l G D 1331 pxD M =α III. 闭口薄壁杆件 ?自由扭转剪应力沿截面厚度均匀分布)(/)(2/s h q s h A M s s x sx ==τ s s x A q M 2=x r u s s α=（或y z u xzu xy αα=-=）剪应力环量定理：s SsxA s Gατ2d =?d x S s x S s s GI M h s GA M s Gh q A h h ===d 4d 212α ?=h S s d hs A I d /42会利用剪应力环量定理和剪流的平衡条件sa s s q q q +=21求多闭室薄壁杆件的自由扭转问题3. 会求梁的剪应力和剪力中心(1) 梁的剪应力一般计算方法)()(z b z S I Q y y y z xz -=τ ??≡)(d )(z A y A z z S )()(y b y S I Q z z z y xy -=τ≡)(d )(y A z A y y S假设弯曲剪应力沿截面均匀分布时才成立，这意味着上面的公式对薄梁才是比较准确的(2) 剪力中心的一般性质I. 剪力中心是梁截面剪力的合力所通过的点，因此对于对称截面，剪力中心一定在对称面上；对于角形截面，剪力中心一定在角点上。

航天飞行动力学复习提纲第2章导弹飞行动力学1.气动力(矩) 计算方法2.压力中心与焦点3.静稳定性4.瞬时平衡5.导弹运动建模方法(推导)6.坐标变换方法7.角度(8个+舵偏角)定义8.铅垂平面导弹运动方程建立9.操纵飞行原理(轴对称、面对称)10.过载与机动性、转弯速率、弹道形状的关系11.典型飞行方案12.等高飞行第3章飞行动态特性分析1.动态特性分析(稳定性、操纵性概念)2.小扰动假设3.线性化方法与扰动运动建模4.系数冻结法5.主要动力系数的定义及物理意义6.自由扰动与强迫扰动7.特征根与稳定性的关系8.短周期、长周期运动模态的物理成因9.静稳定与动稳定、操纵性的关系10.传递函数推导11.高度、速度与动态特性的关系12.侧向扰动运动模态第4章远程火箭与航天器再入轨道1、各常用坐标系的定义、引力，第一宇宙速度(环绕速度）、第二宇宙速度（逃逸速度）、双曲线剩余速度、总攻角、总升力、配平攻角:2、直接反作用原理、刚化原理、瞬时平衡假设:3、变质量系统在运动时所受力和力矩，以及各自的计算公式:4、火箭产生控制力和控制力矩的方式:5、研究自由飞行段的运动时的基本假设:6、自由飞行段的运动有那些基本特征、轨迹是什么形状、特征参数有哪些、特征参数与主动段终点参数有什么关系?7、成为人造卫星和导弹的条件:8、再入段的运动特点;9、再入类型及其各有什么特点10、变质量质点基本方程(密歇尔斯基方程) :11、齐奥尔柯夫斯基公式(理想速度与质量变化的关系) :12、变质量质点系的质心运动方程和绕质心转动方程，13、静稳定与静不稳定火箭的程序转弯动力学现象及过程分析。

第6章航天器飞行动力学1、航天器开普勒轨道方程的推导过程和几个性质:2、轨道六要素的定义，轨道六要素与运动参数之间的转换方法;3、椭圆轨道参数;4、典型轨道的定义及特点;5、轨道摄动的原因，J2项摄动和大气阻力摄动对轨道运动的影响;6、轨道机动的类型，霍曼转移原理;7、刚体航天器姿态动力学的基本方程;8、单自旋航天器姿态控制系统的力学原理及稳定性分析方法。

飞行器机身结构的强度与刚度优化设计方法飞行器机身结构的强度与刚度优化设计方法是航空工程中的重要研究方向之一。

为了确保飞行器在飞行过程中具有足够的强度和刚度，以及提高其飞行性能和安全性，科学家和工程师们致力于寻找高效的设计方法。

本文将介绍飞行器机身结构的强度与刚度优化设计方法，并探讨其在飞行器设计领域的应用。

一、飞行器机身结构设计的背景和挑战在飞行器的设计过程中，机身结构的强度和刚度是至关重要的指标。

机身结构必须能够承受各种外部载荷和飞行动力学力的影响，同时保持足够的刚度，以确保飞行器在高速飞行时不会发生形变和振动。

然而，机身结构的设计面临着一些挑战，例如，如何在保持足够强度和刚度的同时减少结构的重量，以提高飞行性能和降低燃料消耗。

二、飞行器机身结构的强度优化设计方法（1）材料优化选择：选择合适的材料是飞行器机身结构强度优化的第一步。

工程师们需要考虑材料的强度和刚度特性，以及材料的重量和成本。

常见的材料选择包括铝合金、复合材料和钛合金等。

通过使用高强度、低密度的材料，可以在不牺牲结构强度和刚度的前提下减轻机身结构的重量。

（2）结构优化设计：通过结构的形状、布局和连接方式等方面的优化设计，可以提高飞行器机身结构的强度。

例如，采用适当的流线型设计可以降低气动载荷，在飞行中减少结构受力；合理的加强筋和框架布局可以增加机身的承载能力；针对不同部位进行不同的连接方式选择，可以提高连接处的强度。

结构优化设计需要综合考虑飞行器的强度要求、重量要求和制造难度等因素。

三、飞行器机身结构的刚度优化设计方法（1）材料刚度选择：选择合适的材料刚度是飞行器机身结构刚度优化的关键。

对于需要较高刚度的部位，可以选择具有高模量的材料，如碳纤维复合材料。

同时，还可以采用层析布局来调整材料的刚度分布，使不同部位具有不同的刚度。

（2）结构刚度优化设计：通过在结构中添加适当的加强筋和支撑结构，可以增加飞行器机身的刚度。

此外，借助有限元分析和计算机模拟等方法，可以对机身结构进行系统地刚度优化设计。

飞行器结构强度与疲劳寿命的研究随着科技的进步，飞行器越来越成为人们在空中旅游、商务等方面不可或缺的交通工具。

然而，任何一架飞行器在高空的飞行过程中都会面临诸多挑战，比如极端温度、高空气压、强烈的气流和动荡、颠簸等。

为了确保飞行器在各种环境下的可靠性和安全性，结构强度与疲劳寿命的研究成为了飞行器领域最为重要的课题之一。

一、飞行器结构强度的研究在飞行器飞行的全过程中，结构强度对于确保乘客和机组人员的安全至关重要。

要想了解飞行器的结构强度所涉及的内容，可以简单概括成以下四个方面：1.飞行器的机体：这是飞行器的主要部分，也是最为重要的结构。

机体的强度必须经过计算和验证，并且还需要承受极端环境下的效应，如气流、震动和温度等。

在研究机体强度时，需要考虑到机身的材料、造型以及内部承重构造的设置等方面。

2. 飞行器的发动机：大型飞行器的发动机往往非常庞大，重量也很惊人。

或者说，尺寸越大的发动机，其受到的挑战也会更多。

为了确保飞行器的结构强度，发动机必须经过密集的测试和验证过程。

3. 外部附属件：在飞行器的外壳和机体附近，总会安装一些附属件，比如舵翼、涡轮、秤块和电源系统，等等。

这些附属件在分析运行中的环境时，必须考虑到拍打、剧烈震荡、气流等等因素的影响。

4. 飞行器的螺旋桨或者推进器：螺旋桨或者推进器虽然不是飞行器的主要部件，但是也要经过验证和检验。

螺旋桨或者推进器在运行中会受到全力的挑战，并且在其接触空气时会形成尖峰力和扭力等问题。

二、疲劳寿命的研究在飞行器运作过程中，材料的疲劳是一个相当重要的因素。

任何材料都有其极限，到达一定的疲劳周期后，就会出现材料受损、外围严重受损等情况。

飞行器也有同样的问题，因此，了解飞行器的疲劳寿命也是我们探究其结构强度的重要课题之一。

通常来讲，疲劳寿命是不同材料在松弛和细微损伤过程中所持续的时间。

飞行器内部的任何材料都没有结构强度坚强，都会在不断的使用和碰撞中出现疲劳损伤。

因此，对于飞行器零件的满寿命和疲劳损伤的检验也非常必要。

飞行器结构力学郑晓亚王焘西北工业大学2011年6月目录第一章绪论 (1)1.1 结构力学在力学中的地位 (1)1.2 结构力学的研究内容 (1)1.3 结构力学的计算模型 (1)1.4 基本关系和基本假设 (3)第二章结构的组成分析 (5)2.1 几何可变系统和几何不变系统 (5)2.2 自由度、约束和几何不变性的分析 (5)2.3 组成几何不变系统的基本规则、瞬变系统的概念 (7)2.4 静定结构和静不定结构 (12)第三章静定结构的内力及弹性位移 (13)3.1 引言 (13)3.2 静定桁架的内力 (13)3.3 静定刚架的内力＊ (16)3.4 杆板式薄壁结构计算模型 (19)3.5 杆板式薄壁结构元件的平衡 (20)3.6 静定薄壁结构及其内力 (25)3.7 静定系统的主要特征 (34)3.8 静定结构的弹性位移 (35)第四章静不定结构的内力及弹性位移 (45)4.1 静不定系统的特性 (45)4.2 静不定系统的解法——力法 (45)4.3 对称系统的简化计算 (54)4.4 静不定系统的位移 (57)4.5 力法的一般原理和基本系统的选取 (60)第五章薄壁梁的弯曲和扭转 (64)5.1 引言 (64)5.2 自由弯曲时的正应力 (65)5.3 自由弯曲时开剖面剪流的计算 (68)5.4 开剖面的弯心 (71)5.5 单闭室剖面剪流的计算 (77)I5.6 单闭室剖面薄壁梁的扭角 (81)5.7 单闭室剖面的弯心 (82)5.8 多闭室剖面剪流的计算＊ (86)5.9 限制扭转的概念＊ (91)第六章结构的稳定 (94)6.1 引言 (94)6.2 压杆的稳定性 (95)6.3 薄板压曲的基本微分方程 (95)6.4 薄板的临界载荷 (99)6.5 板在比例极限以外的临界应力 (102)6.6 薄壁杆的局部失稳和总体失稳 (103)6.7 加劲板受压失稳后的工作情况——有效宽度概念 (104)6.8 加劲板受剪失稳后的工作情况——张力场梁概念 (108)II第一章绪论1.1 结构力学在力学中的地位结构力学是飞行器结构计算的理论基础。

最新飞机结构与强度（Aircraft Structures and Strength）教学大纲主要先修课程：理论力学；材料力学；航空概论。

主要后续课程：飞机故障诊断；飞机结构疲劳强度与维修。

一、课程的性质“飞机结构与强度S”是航空工程学院飞行器制造工程专业卓越版的一门专业基础课，是限定选修课。

二、课程的地位、作用与任务“飞机结构与强度S”课程包括飞机结构力学和飞机结构强度两方面的教学内容。

飞机结构力学从力学的角度来讲授飞机结构的组成规律，飞机结构在载荷作用下的强度、刚度、稳定性的计算方法，并为飞机结构的受力分析和强度计算提供必要的基础理论知识。

飞机结构强度通过学生对飞机结构在使用中承受的载荷、载荷传递路线及飞机结构在载荷作用下的强度、刚度、稳定性等力学性能的系统学习，使学生掌握有关飞机结构强度计算的基本概念、飞机结构的传力分析、飞机在载荷作用下、内力计算的基本原理和基本方法、以及飞机构件的破坏形式和强度校核方法。

三、课程教学的基本要求1.了解飞机结构力学的任务与典型结构元件的功用；理解飞机结构的理想化与计算模型、飞机结构力学研究的基本原则。

2.掌握功和能、广义力和广义位移等基本概念；重点掌握虚功原理和余虚功原理，叠加原理和位移互等定理；理解弹性力学问题的基本方程、最小位能原理及最小余能原理。

3.熟练掌握飞机结构组成分析的基本方法；理解飞机各种类型结构的力学特点。

4.熟练掌握静定结构内力计算的两种方法——节点法和截面法，静定结构变形计算方法——单位载荷法。

5.掌握求解静不定结构内力的力法原理及其应用。

6.理解单闭室剖面和多闭室的弯心、扭心、刚心的概念和弯心位置的近似计算方法；掌握工程梁理论的基本概念，多闭室剖面自由弯曲、自由扭转时剖面剪流的近似计算方法；熟练掌握自由弯曲时开剖面剪流计算、开剖面弯心的概念及其计算，自由弯曲、自由扭转时的单闭室剖面剪流计算。

7.了解影响板件稳定性的因素及提高板件稳定性的方法、张力场梁腹板拉应力计算方法；理解受压加筋板和受剪加筋板失稳应力分析方法；掌握矩形平板单边受压和四边受剪时失稳临界应力的计算方法、影响板件稳定性的因素及提高板件稳定性的方法、受压薄壁杆件的失稳形式及失稳临界应力的计算方法。

《飞行性能与计划》复习要点题型：1、名词解释2、单选题3、多选题4、判断题5、简答题6、查图计算题第一章一、名词解释气动效率-飞行马赫数与飞机升阻比的乘积，高速飞行时，常常使用气动效率来衡量飞机气动性能的好坏。

低速时常用升阻比。

二、掌握以下结论2、国际标准大气海平面标准温度和平流层的标准温度分别为多少？国际标准大气海平面标准温度为15℃，气压高度37000英尺处的标准温度为-56.5℃。

3、非标准大气如何表示成ISA偏差的形式？场气压高度1500ft，气温30℃，则温度可以表示为ISA+18℃。

气压高度3000英尺处的气温为20℃，则该大气温度可表示为ISA+ ? 11℃。

第二章一、名词解释1、中断起飞距离（教材P29）：是指飞机从0开始加速滑跑到一台发动机停车，飞行员判断并采用相应的制动程序使飞机完全停下来所需的距离2、空中最小操纵速度（教材P18）：指在飞行中在该速度关键发动机突然停车和继续保持停车的情况下，使用正常的操纵技能，能保持向可工作发动机一侧的坡度不大于5度的直线飞行，为保持操纵的方向舵蹬力不超过150磅，也不得用减小工作发动机推力的方法来维持方向控制。

3、起飞平衡速度（教材P36）：在同一起飞重量下的中断起飞所需距离与继续起飞所需距离的两条曲线的交点所对应的速度，在此速度下，中断起飞距离与继续起飞距离相等。

4、继续起飞最小速度（教材P35）：是指如果发动机在此速度上停车，飞行员采用继续起飞标准程序，可以使飞机在净空道外侧完成起飞场道阶段的最小速度。

5、起飞决断速度（教材P19）：指飞机在此速度上被判定关键发动机停车等故障时，飞行员可以安全地继续起飞或中断起飞，中断起飞的距离和继续起飞的距离都不会超过可用的起飞距离。

6、净空道（教材P22）：是指在跑道头的一段宽度不小于500尺，其中心线是跑道中心延长线，并受机场相关管制的区域。

7、污染道面（教材P65）：湿滑道面或跑道上有积水积冰积雪以及其他沉积物的跑道统称污染道面二、掌握以下结论11）中断起飞中，开始执行中断程序的最迟速度为V1。

航天器结构分析与设计复习提纲(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--复习提纲1．简述卫星结构系统的功能；答：（1）维持卫星外形构形；（2）提供其它系统的安装空间；（3）满足各种设备的安装方位、精度等要求；（4）支承和保护设备，确保在各种受载条件下的设备的安全；（5）满足自身的刚度、强度和热防护等要求，确保卫星的完整性；（6）提供其它的特定功能，如：伸展部件（太阳翼、天线）的解锁、展开和锁定等2．简述卫星设计的过程；简述卫星结构设计的过程和设计原则。

答：结构设计原则（1）可靠性（2）先进性（3）经济性（4）通用性（5）工艺性（6）保养性结构设计的过程（PPT中的流程图）3．卫星的总装和安装要求包括哪些内容答：各种开口大小和部位；仪器设备连接孔位、大小和数量；电缆、管路的走向和固定；地面支撑、起吊、翻转等操作。

4．卫星的构形有哪些主要类型，请画出它们的示意图。

答：（1）按是否用整流罩：用整流罩不用整流罩（2）姿态控制稳定方式：旋稳定重力梯度杆稳定三轴稳定（3）主承力方式：舱体承力中心承力筒桁架承力（4）其它特殊要求的构形5．航天器结构材料有哪些主要要求答：材料具体要求：质量轻；模量高，比模量大；强度高，比强度大；应满足低温和高温要求；延性大；空间环境下性能退化小；空间环境下放气率尽量小；热膨胀性能；导热性能；电性能；工艺性。

6．试述空间环境对航天器结构材料的影响。

答：1）真空：使材料表面吸附的气体解吸；促使固体材料升华。

2）紫外辐射：对柔性结构底材（太阳能电池阵基板）的弹性模量、延伸率、温控材料热学性能和光学材料（窗透镜、滤光片、盖片玻璃等）的光学性能会产生显著影响。

3）低能等离子体：等离子体环境：电子、离子、带电粒子流。

使卫星表面会出现不等量的充电（电位可高达万伏以上）。

当带电超过一定强度时，会发生击穿放电，损伤表面材料。

伴随产生电磁脉冲会干扰电子线路。