飞机结构力学

第二章 静定结构的内力计算一、平面杆系结构2-1、（例题）已知：平面桁架结构的形状尺寸及受载情况如图1-11所示。

试求结构内力。

解：（1）分析结构组成：结构可以看成是以三角形桁架567为基本系统，分别用两根不在同一直线上的双铰杆逐次连接4、3、2、1节点组成的简单桁架。

结构本身是静定的。

现将结构用一平面铰5和一双铰杆3与基础相连，约束正好够，双铰杆不通过平面铰5，分布合理。

（2）根据判断零力杆的原则，可知1-2、1-6、2-3、2-7、5-6、6-7杆轴力均为零。

（3）用节点法求其余各杆内力。

取节点4为分离体得：∑=0XN 34=N 45∑=0Y P N=47取节点7为分离体得： ∑=0X 3757N N =∑=0Y02222475737=++N N N ∴P N N 225737-== 取节点3为分离体得：∑=0X 0223437=+N N∑=0Y33722R N = ∴234PN =23P R -= （R 3为负值，表示3点支反力R 3方向与所设方向相反。

）（4）将求得的各杆轴力标在图上或列于表中。

2-2、判断图2-4中所示个桁架结构的静定性，并指出零力杆。

解：(1)结构静定。

杆1-2、1-3、2-3、3-5、6-4、6-5、2-4是零力杆。

(2)结构静定。

杆1-2、1-4是零力杆。

(3)结构静定。

杆2-3、3-4、1-4是零力杆。

(4)结构静定。

杆2-4、3-4是零力杆。

2-3、平面桁架的几何尺寸和载荷情况如图2-5中所示，用节点法计算桁架结构各杆的内力。

解：（1）0,2,0,,0,,0,06857564536252312=-====-===N P N N P N N P N N N （2）（3）N N P N N P N N P N N P N P N 3,0,2,0,3,0,2,0,3,257474645352524231312-====-====-==P N N 3,05747-==（4）P N N P N N P N N P N 22,0,22,0,,0,2245352523241412==-====-= （5）P N P N P N P N P N -=====3989384734,22,22,22,22，其余为零力杆。

西工大飞行器结构力学课后答案第一题根据飞机结构力学的基本原理，飞机的结构力学可以被分解为静力学和动力学两个部分。

静力学是研究在静止或恒定速度下的力学行为，包括计算飞机各个部件的受力和应变情况。

而动力学则是研究在变化速度和加速度下的力学行为，包括计算飞机受到的各种动力荷载和振动情况。

第二题飞机的结构力学分析中，常用的方法包括有限元分析、静力学分析和动力学分析。

有限元分析是一种基于数值计算的方法，可以建立飞机结构的数学模型，并以此模型进行力学分析。

静力学分析是通过平衡方程来计算飞机结构的受力和应变情况，包括应力分析和变形分析。

动力学分析是通过力学方程来计算飞机在动态载荷下的振动响应和疲劳寿命。

第三题飞机的结构力学分析对于设计和制造过程中的决策具有重要意义。

在设计阶段，结构力学分析可以帮助工程师评估不同设计方案的有效性和可行性。

通过分析飞机的受力和应变情况，可以优化设计，并确保飞机在正常工作范围内具有足够的强度和刚度。

在制造阶段，结构力学分析可以帮助工程师确定合适的材料和加工工艺，以确保飞机结构的可靠性和安全性。

通过分析飞机的受力和应变情况，可以预测飞机在使用寿命内的疲劳寿命，并采取相应的措施延长飞机的使用寿命。

此外，结构力学分析还可以应用于飞机维修和事故调查过程中。

通过分析事故飞机的受力和应变情况，可以确定事故原因，并提出相应的维修和改进建议，以减少事故的发生对飞机结构的影响。

第四题对于飞行器结构力学的研究，需要掌握一些基本理论和方法。

首先是静力学的基本原理，包括力的平衡方程、应力和应变的定义和计算方法。

其次是动力学的基本原理，包括力的运动方程、振动的模型和计算方法。

此外，还需要了解一些基本的力学性能指标，如强度和刚度。

在进行结构力学分析时，需要掌握一些基本的计算方法。

常见的方法包括有限元法、解析法和试验法。

有限元法是一种基于数值计算的方法，可以建立飞机结构的数学模型，并以此模型进行力学分析。

解析法则是通过解析计算的方法进行力学分析，主要针对简单和规则的结构。

【大学课件】飞机结构力学电子教学教案第一章：课程介绍与基本概念1.1 课程背景与意义介绍飞机结构力学的发展历程及其在航空航天领域的重要性。

强调本课程的目标和意义，即培养学生对飞机结构力学的理解和应用能力。

1.2 课程内容概述概述课程的主要内容，包括飞机结构的基本类型、受力分析、材料力学性质等。

1.3 教学方法与要求介绍本课程的教学方法，包括课堂讲解、案例分析、实验实践等。

对学生的学习要求进行说明，包括课堂参与、作业完成、期末考试等。

第二章：飞机结构的基本类型与特点2.1 飞机结构的基本类型介绍飞机结构的主要类型，包括梁、板、壳、框架等。

2.2 飞机结构的特点分析飞机结构的特点，包括轻质、高强、耐腐蚀、可制造性等。

2.3 实际案例分析通过实际案例分析，让学生更好地理解飞机结构的基本类型和特点。

第三章：飞机结构的受力分析3.1 飞机结构的受力类型介绍飞机结构所受的各种力，包括重力、气动力、惯性力等。

3.2 飞机结构的受力分析方法介绍飞机结构的受力分析方法，包括静态分析、动态分析等。

通过实际案例分析，让学生更好地理解飞机结构的受力分析方法和过程。

第四章：飞机结构的材料力学性质4.1 材料的应力与应变介绍材料的应力与应变概念，包括应力应变关系、弹性模量等。

4.2 材料的屈服与破坏分析材料的屈服条件、破坏形式及其影响因素。

4.3 材料的选用与匹配介绍飞机结构材料的选择原则，包括强度、刚度、耐腐蚀性等。

第五章：飞机结构的设计与优化5.1 飞机结构设计的基本原则介绍飞机结构设计的基本原则，包括安全性、可靠性、经济性等。

5.2 飞机结构设计的步骤与方法详细介绍飞机结构设计的步骤与方法，包括需求分析、方案设计、详细设计等。

5.3 飞机结构的优化方法介绍飞机结构的优化方法，包括拓扑优化、尺寸优化等。

第六章：飞机结构的连接与接头设计6.1 飞机结构连接的类型介绍飞机结构连接的类型，包括螺栓连接、焊接连接、粘接连接等。

第三章结构变形计算一、单位载荷法3-1、求图3-4所示结构的下列各种变形时，广义单位力应如何施加？1、求1点水平位移。

答：在1点沿水平方向施加2、求2点和4点在垂直方向上的相对位移。

答：在2点和4点垂直方向上施加单位力偶。

3、求结构端部1-1、杆的角位移答：在1点和1、点沿水平方向施加单位力偶4、求杆1-1、和3-3、的相对角位移3-2、图3-5示出一空间盒式结构，求下列变形时，广义单位力应如何施加？1、求翼肋Ⅰ、Ⅱ之间的相对转角。

答：在Ⅰ、Ⅱ翼肋上施加一对相反的平面单位力矩。

2、求1-1、-1、、杆的伸长。

答：在1点和1、、点施加沿杆方向的相反的单位力。

3、求节点1和2、之间沿1-2、方向的相对位移答：在1点和2、点施加沿1-2、方向的相反的单位力。

4、求上部开口1-2-2、-1、的剪切变形。

5、求肋Ⅰ、Ⅲ之间的相对翘曲角。

二、结构变形计算3-3、（例题）已知图3-7中所示平面桁架结构，各杆截面积均为f，材料相同，弹性模量均为E，在节点7上受一向下的力P作用。

求：用单位载荷法，计算节点2的垂直位移。

解：结构是逐次连接节点法形成的简单桁架，是静定结构，且不可移动。

（1）求解<P>状态由节点6平衡得：由节点2平衡得：由节点7平衡得：由节点3平衡得：由节点5平衡得：将各杆轴力标在图中。

（2）根据题意加单位载荷，求解<1>状态。

在节点2加向下的垂直力1，单位力由2-5,1-5,4-5杆承受并传到基础上，其余各杆的力均为零。

将各杆内力标在图上，或列在表中。

将<P>状态下的结构变形形态作为虚位移，施加在<1>状态上，因<1>状态，可利用虚位移原理，得：编号杆长度L1 1-2 A 0 2p 02 1-5 p pa3 2-3 A 0 2p 04 2-5 A -1 0 05 3-5 a 0 p 06 3-6 A 0 0 07 3-7 a 0 p 08 4-5 A -1 -3p 3pa9 5-6 A 0 -p 010 6-7 A 0 -p 0答：2点垂直位移大小为，方向向下。

842 飞行力学与结构力学842飞行力学与结构力学是现代航空工程的基础学科之一，它是研究飞机运动、飞行姿态、空气动力学和结构力学等相关问题的学科，对保障飞机的正常运行和安全起到了重要作用。

现在，我们来详细了解一下该学科的相关知识：一、飞行力学飞行力学的基本任务是研究飞行器在空气介质中的运动规律和姿态变化，以及影响其运动的各种因素。

其中，最为关键的是研究空气动力学，它是飞行器与空气之间相互作用的重要环节，包括升力、阻力、侧力和升阻比等指标。

二、空气动力学空气动力学是飞行力学中最为基础的学科之一，它研究的是飞行器在空气介质中的各种运动规律和姿态变化。

其中，升力是最为关键的指标之一，它能够维持着飞机的飞行高度，同时也是飞机飞行速度限制的主要因素。

此外，空气动力学还包括阻力、侧力等内容。

三、结构力学结构力学是航空工程中最为关键的学科之一，它研究的是机身和机翼等飞机重要部件的受力情况和变形情况。

在飞机的设计施工过程中，结构力学的专业人员需要使用各种工具和手段，对机身、翼面和机舱等重要部件的强度、刚度、疲劳寿命等进行计算和检测，以确保飞机的安全运营。

四、飞机的局部结构航空工程专业专门有“飞机的局部结构”一门课程，学习内容主要是飞机的各个部位的结构设计。

其中包括，各个系统的设计，如机身、翼面、机舱、机翼等的设计，以及整架飞机的优化设计。

此外，还会学到有关结构材料、变形和应力分析以及结构设计标准等相关知识。

总之，842飞行力学与结构力学是现代航空工程不可或缺的基础学科之一，它涉及的内容十分复杂且庞杂，需要专业人员进行深入研究和不断的提高，才能够为飞机的设计和安全运行提供有力的支撑。

飞机结构力学课程辅导提纲军区空军自考办第一章结构的组成原理一、内容提要1、飞机结构力学的任务飞机结构力学是研究飞机结构组成规律以及在给定外荷载作用下计算结构内力与变形的一门学科。

结构元件之间无相对刚体位移的性质叫几何不变性；结构能维持其与坐标系统位置的关系，即系统具有足够的支座连接，以保证其位置固定不变的性质叫不可移动性。

飞机结构受力系统显然应具有几何不变性和不可移动性。

2、飞机结构力学的基本假设（1）小变形假设：认为结构在载荷作用下变形很小，可以认为它不影响结构的几何形状。

（2）线性弹性假设：认为结构为线弹性系统。

线性：结构或元件的内力与变形的关系为线性关系（直线变化）。

弹性：结构或元件在载荷作用下产生内力与变形，在载荷卸去后结构或元件恢复到原始状态，不留残余变形。

3、实际受力系统按照其几何形状的变化可分为三种情况（1）几何可变系统：在外力作用下不能保持原来的几何形状的结构。

（2）几何不变系统：无论在何种外力作用下，都能保持原有几何形状的结构。

（3）瞬时几何可变系统：在受力的瞬间会发生变形，但随着变形的出现，结构又转化成几何不变系统而使形变不能再继续下去。

由以上的分析看出，对于一个承力结构来说，只有几何不变的结构才能承担任意形式的外载荷。

几何可变和瞬时可变系统都是绝不允许的。

4、自由度与约束（1）自由度：决定某物体在坐标系中位置所需的独立变量数。

故平面内一点有两个自由度；平面内的一根杆子或平面几何不变系统只需要三个独立变量数：x,y与夹角α就能确定它的位置,故一根杆子或一个几何不变系统具有三个自由度。

同理，空间一点有三个自由度，一个刚体或空间几何不变系统有六个自由度。

（2）约束：减少自由度的装置。

在结构力学中，为分析的方便，通常把节点看作为自由体，把杆子看作为约束。

无论是平面系统还是空间系统一根两端带铰链的杆子都相当于一个约束。

5、几何不变的条件系统内的约束数大于活等于系统内的自由度数，即0C≥-N式中C是约束数，N是自由数。

航空科普飞行器设计中的结构力学结构力学是航空工程中至关重要的一门学科，它关乎飞行器的设计、性能和安全。

在飞行器设计过程中，结构力学起着承重、抗压、抗弯等方面的作用，保障了飞行器的飞行安全和稳定性。

飞行器设计中的结构力学主要包括以下几个方面：一、飞翼结构力学飞翼是飞行器的重要组成部分，也是飞行器设计中的关键考虑因素之一。

飞翼的结构力学设计包括翼面结构、翼梁结构、翼尖结构等。

在设计中，需要考虑飞翼的受力情况，确定受力分布、受力大小，以确保飞翼在飞行中具有足够的强度和刚度。

二、机身结构力学飞行器的机身承载着飞行器的动力装置、航电设备等，在设计中必须考虑机身的结构力学。

机身结构力学设计包括机身体积结构、机身框架结构、机身舱门窗结构等。

设计过程中需要考虑机身的受力情况，确定机身的受力路径和受力分布，以确保机身具有足够的强度和刚度。

三、机翼结构力学飞行器的机翼是飞行器的升力产生器，也是受力最大的部件之一。

机翼的结构力学设计包括翼面结构、翼梁结构、翼尖结构等。

在设计中需要考虑机翼的受力情况，确定受力分布、受力大小，以确保机翼在飞行中具有足够的强度和刚度。

四、尾翼结构力学飞行器的尾翼对于飞行稳定性和操纵性至关重要，因此尾翼的结构力学设计也是飞行器设计中的重要方面。

尾翼结构力学设计包括垂直尾翼结构、水平尾翼结构等。

在设计中需要考虑尾翼的受力情况，确定受力路径、受力分布，以确保尾翼具有足够的强度和刚度。

五、风洞试验在飞行器设计中，结构力学设计需要通过风洞试验来验证。

风洞试验是模拟飞行器在飞行中受到的气动载荷和结构载荷的试验，通过试验可以验证结构力学设计的正确性，发现问题并进行调整，最终确保飞行器的飞行安全和性能。

总之，结构力学是航空科普飞行器设计中不可或缺的一部分，它关系着飞行器的飞行安全和性能。

只有在结构力学设计严谨、合理的情况下，飞行器才能在空中稳定飞行，实现各种飞行任务。

因此，结构力学在飞行器设计中具有重要的地位和作用。

飞机结构力学分析与设计的要点飞机作为现代交通运输的重要工具，其结构的安全性、可靠性和性能优化至关重要。

飞机结构力学分析与设计是确保飞机能够在各种复杂的工况下安全飞行的关键环节。

下面我们将详细探讨飞机结构力学分析与设计的一些要点。

首先，材料的选择是飞机结构设计的基础。

飞机结构所使用的材料需要具备高强度、高韧性、耐疲劳、耐腐蚀等特性。

常见的飞机结构材料包括铝合金、钛合金、复合材料等。

铝合金具有良好的加工性能和较高的比强度，但在高温环境下性能会有所下降。

钛合金则具有更高的强度和耐高温性能，但成本相对较高。

复合材料如碳纤维增强复合材料具有优异的比强度和比刚度，能够显著减轻结构重量，但在制造和维修方面存在一定的难度。

在力学分析方面，静力学分析是必不可少的。

这包括对飞机在各种载荷条件下（如自身重力、燃油重量、乘客和货物重量、飞行中的气动力等）的结构强度和刚度进行评估。

通过建立飞机结构的有限元模型，可以精确计算各个部件所承受的应力和变形。

如果应力超过材料的许用应力或者变形过大，就需要对结构进行重新设计或加强。

动力学分析也是关键的一环。

飞机在飞行过程中会受到各种动态载荷，如发动机振动、气流颠簸等。

通过模态分析可以确定飞机结构的固有频率和振型，避免与外界激励频率发生共振，从而防止结构的破坏。

此外，还需要进行颤振分析，以确保飞机在高速飞行时不会发生颤振现象，保证飞行的稳定性和安全性。

疲劳分析是飞机结构设计中需要特别关注的问题。

由于飞机在其使用寿命内要经历无数次的起降循环和飞行中的各种载荷变化，结构容易出现疲劳裂纹。

通过对材料的疲劳性能进行研究，并结合实际的飞行载荷谱，采用合适的疲劳分析方法，可以预测结构的疲劳寿命，从而在设计阶段采取相应的措施，如优化结构细节、采用抗疲劳设计方法等，来延长结构的使用寿命。

在结构设计方面，要充分考虑结构的整体性和传力路径的合理性。

飞机结构通常由多个部件组成，这些部件之间的连接方式和传力路径直接影响结构的性能。