飞机结构力学基础

飞行器结构力学电子教案ppt 课件
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• 飞行器结构力学概述 • 飞行器结构力学基础知识 • 飞行器结构静力学分析 • 飞行器结构动力学分析 • 飞行器结构疲劳与损伤容限分析 • 飞行器结构优化设计
01
飞行器结构力学概述
定义与特点
定义
飞行器结构力学是研究飞行器结构强度、刚度和稳定性的学科， 主要关注飞行器在各种载荷作用下的响应和行为。
迭代算法
通过不断迭代更新解，逐步逼近最优解，常用的 算法包括梯度下降法、牛顿法等。
飞行器结构优化设计方法
尺寸优化
通过改变结构件的尺寸，以达到最优化的结构性 能。
拓扑优化
在给定的设计区域内，寻找最优的材料分布和连 接方式。
形状优化
通过改变结构的形状，以实现最优的结构性能。
多学科优化
综合考虑多种学科因素，如气动、热、强度等， 进行多学科协同优化。
技术发展
飞行器结构力学的发展推动了航空航天技术的进步 ，为新型飞行器的设计和研发提供了技术支持。
飞行器结构力学的历史与发展
历史
飞行器结构力学的发展可以追溯到20世纪初期，随着航空工 业的快速发展，结构力学逐渐成为飞行器设计的重要学科。
发展
近年来，随着新材料、新工艺和计算技术的不断发展，飞行 器结构力学在理论和实践方面都取得了重要进展。未来，随 着环保要求的提高和新能源的应用，飞行器结构力学将面临 新的挑战和机遇。
损伤容限
指材料或结构在受到损伤后仍能保持一定承载能力的程度，是评估结构剩余寿命的重要 指标。
疲劳与损伤容限分析的必要性
飞行器在服役过程中受到各种复杂载荷的作用，结构疲劳与损伤是不可避免的现象，因 此进行疲劳与损伤容限分析是确保飞行器安全的重要手段。

F tyds M x

F

txds

M
y

F tds N z

假定组成该薄壁结构的各元件的材料相同，则剖面上各点 的正应力为
z = Ax + By + C
6.2.1 理论推导
薄壁梁受复合载荷时的剖面正应力计算公式（坐标轴xoy 为剖面任意形心坐标轴）：
6.1 工程梁理论基本假设 6.2 自由弯曲时正应力的计算 6.3 自由弯曲时开剖面的剪流 6.4 开剖面弯心的计算 6.5 自由弯曲时单闭室剖面剪应力的计算 6.6 多闭室剖面剪流与弯心的近似计算
剪流的大小
图示结构为一个剖面周线为任意的不闭合形状，且沿纵向 不变的开剖面薄壁梁。在横向载荷作用下，纵向任意剖面 上的内力为Qy、Mx和Qx、My等。假设整个剖面都能承受 正应力。
推导开剖面剪流计算公式时，没有明确剪力Qx和Qy的作 用点，但明确了剪力与剪流的合力应相平衡。
由于开剖面的弯曲剪流的分布规律只取决于剖面的几何性 质Sx及Sy，故剖面上剪流合力作用点也就由剖面几何特性 决定，而与载荷Qx、Qy无关。
对于一个开剖面薄壁结构来说，剖面上存在着一个由其几 何特性决定其位置的点，即自由弯曲时，剖面剪流合力的 作用点——弯心（剪心、扭心、刚心）。
剪流的大小
N z 0 z
M x z
Qy
M y z

Qx
1
q Jx
s 0
1 k (Qy
Qx
J xy Jy
) ytds

1 Jy
s 0
1 k (Qx
Qy
J xy Jx
) xtds

q N1 N2 L
▄ 已知杆一端轴力和板的剪流，求另一端的轴力。
N2 N1 q L
【例1】试求图示加强肋后段在外力作用下的内力图。 解： 1、组成分析。 梯形格子与基础单边连接，故为无多余约
束的几何不变体，静定系统。 2、求内力。 判断零力杆端：
N21 N32 N34 0
解： 1、组成分析。
q1
q3
内“十”字结点被切断，结构为静定系统。
2、求内力。
q2
q4
判断零力杆端，如图所示。
根据受力情况，假设各板的剪流方向如图 所示。
由1-4-7杆的平衡： q1 q2
由3-6-9杆的平衡： q3 q4
由4-5杆的平衡： q1 q2 0 由5-6杆的平衡： q3 q4 P / a
用结点法时，可由结点的平衡条件求出各杆在该结点处的轴力，再 由杆子的平衡求得板的剪流。或者求出杆子一端轴力及板的剪流之后， 再由杆子的平衡求出另一端的轴力。根据具体情况灵活地、交替地运 用结点和杆子的平衡条件，求出结构的全部内力。
用截面法时，因为薄壁结构的元件有杆也有板，而杆的轴力是变化 的，所以切面通常取在杆板交界处，且应注意在切开处有板的未知剪 流存在。
无论用何种方法，若适当运用分析桁架时所提到的判定零力杆端的 原则，就会使计算更为简便。
▄ 零力杆端的判断 （1）若一杆与共线的二杆交于无载
荷作用的结点，则此杆在该结点处的杆 端轴力为零。
（2）若不共线的二杆交于无载荷作 用的结点，则此二杆在该结点处的杆端 轴力均为零。
▄ 已知杆端轴力，求板的剪流。
例题：判断平面薄壁结构的静不定度。
f ＝20－1＝19
f ＝0
f ＝1
f ＝4

飞行器结构力学理论基础讲义第一章绪论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。

它研究飞行器在外载荷作用下，结构最合理的组成及计算方法。

所谓最合理的结构是指：在满足设计中关于强度与刚度的基本要求下，同时在结构空间允许的情况下，具有最轻的重量。

为了达到以上的目的，对从事结构设计者来说，必须较熟练地掌握结构力学的基本原理与方法。

对于本专业的学生来说，结构力学是飞行器强度与刚度计算的基础课程，并且为学习飞行器部件设计及传力分析打下必要的理论基础。

结构力学具体来说由以下四部分组成：（1）研究结构组成是否合理。

主要指结构在外力作用下是否几何不变，同时内力与变形又不至于过大。

（2）结构在外载荷作用下，结构内力的计算方法。

（3）结构在外载荷作用下，结构刚度的计算方法。

（4）研究结构中某些元件及组合件的弯曲及稳定性。

1.2 结构力学的研究内容不同的结构有其不同的结构力学，例如在建筑结构中主要涉及杆系，因此杆系所需的力学知识构成建筑结构力学。

船舶结构的设计和制造中，主要涉及开口薄壁杆件，因此开口薄壁杆件的弯曲和扭转便构成船舶结构力学的主要内容。

对于航天领域，飞行器结构大多是薄壁结构，薄壁结构力学构成飞行器结构力学的主要内容。

1.3 结构力学的计算模型工程结构，尤其是飞行器结构往往是很复杂的，要考虑所有的因素来分析其内力和变形几乎是不可能的，也是没有必要的。

为了适应实际计算，首先需要将真实的结构加以简化，保留起主要作用的因素，略去次要因素，用理想化的受力系统代替实际结构，以得到所需要的计算模型。

计算模型选取的原则是：（1）反映实际结构的主要受力和变形特征；（2）便于结构的力学分析。

计算模型的简化大致可分成以下5个方面的内容。

1.外载荷的简化（1）略去对强度和刚度影响不大的外载荷，着重考虑起主要作用的外载荷。

（2）将作用面积很小的分布载荷简化成集中载荷。

（3）将载荷集度变化不大的分布载荷简化成均布载荷。

C=3(m-1)
A 复链杆
带铰刚盘
B 连接m个铰的 复链杆或带铰刚盘
起多少个 约束呢？
C=2m-3
支座所起约束数： C＝1
C ＝ 2（平面） C ＝ 3（空间）
C ＝ 3（平面） C ＝ 6（空间）
2.3 几何特性的判断方法
将组成系统的所有元件，分为自由体 和约束体，计算所有自由体的自由度 数和所有约束体的约束数，通过比较 和分析来判断结构的几何特性。
瞬时几何可变系统(瞬变系统)
原为几何可变，经微小位移后转化为几何不变 的系统。
三种系统的比较
特点：
几 何
几何形状可任意改变下去；
可 元件无应力，无弹性变形；
变 不能承受载荷，不能作为受力系统。
系 统
原因：
元件或约束不足。
三种系统的比较
特点：
几 何
几何形状发生微小的弹性变形；
不 元件有应力，有弹性变形；
受力系统按照其几何形状的可变性，分为： （1）几何可变系统 （2）几何不变系统 （3）瞬时几何可变系统
几何可变系统
机构
在一般荷载作用下，系统的几何形状及位置 将发生改变的系统。
几何不变系统
结构
在任意荷载作用下，系统的几何形状及位置 均保持不变的系统。不计材料弹性变形。
在加载瞬间，力不能平衡，系统发生位移，几何 可变。发生微小位移后，不能继续位移，几何不变。
分 析 的
(2) 掌握几何不变结构的组成规律，以 便设计出合理的结构；
目 (3) 区分静定结构或静不定结构，以确
的 定不同的计算方法。
二、几何特性判断的运动学方法
将组成系统的元件分为两部分：一部分看作 自由体，计算其自由度，另一部分看作起约束 作用的元件，计算其约束。如果系统没有足够 的约束去消除系统的自由度，则该系统就无法 保持其原有的几何形状。

飞机薄壁结构典型元件受力分析及其理想化 ▄ 飞机薄壁结构典型元件受力分析及其理想化 （1）蒙皮 ）
在结构作为一个整体的受力和传力过程中， 在结构作为一个整体的受力和传力过程中，蒙皮的主要作用是支承和传递由于剪切 和扭转而引起的剪应力，同时它还部分支承和传递由于弯曲而引起的正应力。正应力 和扭转而引起的剪应力，同时它还部分支承和传递由于弯曲而引起的正应力。 主要由较强的长桁和突缘等纵向元件承担，蒙皮在这方面的作用是第二位的。因此， 主要由较强的长桁和突缘等纵向元件承担，蒙皮在这方面的作用是第二位的。因此， 在对蒙皮进行理想化的时候，假设蒙皮只承受并传递剪应力； 在对蒙皮进行理想化的时候，假设蒙皮只承受并传递剪应力；蒙皮实际上具有的承受 并传递正应力的能力将人为地附加到纵向元件（如长桁）上去。 并传递正应力的能力将人为地附加到纵向元件（如长桁）上去。 由于蒙皮壁厚一般很薄，可近似认为蒙 由于蒙皮壁厚一般很薄， 皮上的剪应力大小沿厚度方向不变化， 皮上的剪应力大小沿厚度方向不变化，且 剪应力沿厚度中线的切线方向。 剪应力沿厚度中线的切线方向。因为剪应 力的值沿厚度方向不变， 力的值沿厚度方向不变，所以可以用剪应 力沿厚度方向的合力 q = τ ×t 来替代剪应 为剪流， 力，称 q为剪流，用半箭头表示。 为剪流 用半箭头表示。
（2）组成骨架的杆子只承受轴向力；镶在骨架上的板（蒙皮）四边只受剪切， ）组成骨架的杆子只承受轴向力；镶在骨架上的板（蒙皮）四边只受剪切， 即每块板与其周围的杆子之间只有剪力作用。 即每块板与其周围的杆子之间只有剪力作用。
▄ 受剪板式薄壁结构的计算模型
（3）板的厚度相对于长、宽等其它 ）板的厚度相对于长、 尺寸是很小的，可以认为板很薄。 尺寸是很小的，可以认为板很薄。因 此可近似认为板剖面上的剪应力τ 此可近似认为板剖面上的剪应力 沿厚 度不变（如图(a)示 度不变（如图 示）。

（2）将作用面积很小的分布载荷等效地简化为集中载荷。 （3）将载荷梯度变化不大的分布载荷简化为均布载荷。 （4）将动力效应不大的动力载荷简化为静力载荷。
例如：将作用在飞机机翼表面上的气动分布载荷，等效地简化 为作用在计算模型的各个结点上的集中载荷。
三、结构力学的计算模型
第一章 绪论
2. 几何形状的简化
一、结构力学的任务
第一章 绪论
结构力学顾名思义就是研究结构在外界 因素作用下的力学行为及其组成规律。
组成规律 研究受力系统中结构元件之间的连 接方式是否合理以及系统的组成规 律，称为结构几何组成分析。
受力系统是否具有承受和传递载荷 的能力，取决于系统中元件之间的 连接方式的合理性。
一、结构力学的任务
不计摩擦的铰接 、刚接 或 滑接
三、结构力学的计算模型
第一章 绪论
铰接
铰接的力学特征：
被连接的元件在铰接点处，不能发 生相对移动，但可以绕铰接点发生 自由转动（夹角发生改变）。
因此，铰接可以传递力，但不能传 递力矩。
用符号 表示铰接， 也称为铰结点。
三、结构力学的计算模型
第一章 绪论
刚接
刚接的力学特征：
元件A、B采用刚接， 元件C采用铰接
组合结点具有铰结点和刚结点的 力学特征，
刚接＋铰接
三、结构力学的计算模型
第一章 绪论
5、支座的简化（外部连接）
支座：连接结构于基础或其它支承物的装置。
支座可分为
可动铰支座 固定铰支座 固定支座（或称固持） 定向支座
三、结构力学的计算模型
第一章 绪论
可动铰支座
可动铰支座的几何特征：
结构具有绕铰A的转动及平 行于基础平面方向的平动， 但在垂直于基础平面方向上 不能发生平动。

飞行器结构力学讲义飞行器结构力学是指对飞行器结构在受力下的力学行为进行分析和设计的一门学科。

在飞行器设计过程中，结构力学是一个非常重要的领域，因为它关系到飞行器的安全性和可靠性。

本讲义将介绍飞行器结构力学的基本理论和应用。

首先，飞行器结构力学的基本理论包括静力学和动力学。

静力学研究飞行器在平衡状态下的受力和变形情况。

而动力学则研究飞行器在动力作用下的受力和变形情况。

这两个理论是相互关联的，飞行器的设计需要同时考虑静力学和动力学的影响。

静力学的核心是受力分析和变形分析。

受力分析是指研究飞行器在受外力作用下各个零部件受力的情况。

通过受力分析，可以确定飞行器结构的受力状态和关键零部件的负荷。

变形分析是指研究飞行器在受力后的变形情况。

通过变形分析，可以确定飞行器结构的刚度和变形限制。

这些信息对于设计强度和刚度合理的飞行器结构非常重要。

动力学的核心是动力分析和振动分析。

动力分析是指研究飞行器在动力作用下各个零部件的受力和变形情况。

通过动力分析，可以确定飞行器结构在不同工况下的受力情况，从而指导设计材料和结构。

振动分析是指研究飞行器在受到外界激励后的振动情况。

振动分析是飞行器结构动力特性的重要参数，对于飞行器的安全性和舒适性都有重要影响。

除了静力学和动力学，飞行器结构力学还包括疲劳分析和断裂分析。

疲劳分析是指研究飞行器结构在重复加载下的破坏情况，通过疲劳分析可以确定飞行器结构的寿命，并进行合理的维修和保养。

断裂分析是指研究飞行器结构在破坏加载下的破坏情况，通过断裂分析可以预测飞行器结构的破坏载荷，从而进行合理的结构设计和材料选择。

飞行器结构力学的应用非常广泛。

在飞机设计中，结构力学是飞机设计的基础。

通过结构力学分析，可以确定飞机结构的强度、刚度和稳定性等重要参数。

在火箭和航天器设计中，结构力学同样是不可或缺的。

飞行器在发射和飞行过程中承受着巨大的外界载荷，需要通过结构力学分析来保证安全性和可靠性。

此外，飞行器结构力学还应用于无人机、直升机等不同类型的飞行器设计中。

飞机结构力学对于确保飞机的安 全性和可靠性具有重要意义，也 是飞机设计、制造和维护的基础 。
飞机结构力学的基本原理
材料力学
研究飞机材料的力学性能，包括 材料的弹性、塑性、强度和疲劳
等特性。
结构分析
对飞机结构进行静力学和动力学分 析，确定结构的承载能力和稳定性 。
有限元分析
利用有限元方法对飞机结构进行离 散化分析，通过数值计算得到结构 的应力、应变和位移等结果。
《飞机结构力学》PPT课件
目录
• 飞机结构力学概述 • 飞机结构分析 • 飞机结构材料力学性能 • 飞机结构设计方法 • 飞机结构力学的未来发展
01
飞机结构力学概述
飞机结构力学的定义与重要性
01
飞机结构力学是研究飞机结构的 强度、刚度和稳定性的一门学科 ，是航空航天领域的重要基础学 科之一。
02
飞机结构力学的应用领域
飞机设计
在飞机设计阶段，结构力学需要 考虑飞机的气动外形、载荷分布 、材料选择等因素，以确保飞机 的安全性和性能。
飞机制造
在飞机制造阶段，结构力学可用 于指导制造工艺、确定制造过程 中的关键技术参数和质量控制标 准。
飞机维护
在飞机维护阶段，结构力学可用 于评估飞机的损伤和老化情况， 制定维修计划和方案，确保飞机 的安全运行。
尺寸优化
多学科优化
通过调整结构中各个部件的尺寸参数，以 达到优化结构性能和减轻重量的目的。
综合考虑飞机结构设计的多个学科因素， 如结构、气动、热、控制等，进行多学科 协同优化设计。
飞机结构设计的验证与评估
试验验证
通过物理试验和仿真试验对飞机结构进行验 证，以评估其性能和安全性。
损伤容限评估
评估飞机结构的损伤容限，研究其在损伤情 况下的剩余强度和稳定性。

结构变形可通过不同的结构位移形式来表征，并通过计算位移值来定量描述。
结构在外界因素（诸如载荷、温度改变、支座移动、制造误差等）作用下几何形状发生的变化，称为结构变形。
1、结构的变形
一、结构位移计算概述
相对线位移：两个参考点沿某一方向上的相对变形量。
线位移：参考点沿某一方向上的变形量。
角位移：参考截面或元件的转动变形量，转角、扭转角等。
飞行器结构力学基础 ——电子教学教案
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01
第三讲
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02
静定结构的位移计算
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第三章 静定结构的内力与变形计算 Internal Forces and Deformations of Statically Determinate Structures
CONTENT
06
实质：用静力平衡法解几何问题。
07
虚力原理对求解静不定结构内力具有重要的应用。
08
五、单位载荷法－求位移的Mohr公式 单位载荷法的一般表达式 利用虚功原理(虚力原理)，可以求出变形结构中任意一点由于变形而产生的位移。 真实的位移状态 平衡的虚力状态 令 ，则有 虚功原理
因为，在发生虚位移的过程中，外力和内力保持不变,因此，在虚功的表达式中无系数“1/2”。
虚功的例子
真实外力 虚位移 虚功为：
1
虚力—— 一种假想的、满足平衡条件的任意力系。
2
假象的：是指虚力仅仅是想象中一种可能力系。
5
因此，在发生虚力的过程中，变形体的位移均保持不变，即保持原有的协调状态。
4
任意的：是指虚力与变形体的变形无关。
上式可写成：
五、单位载荷法－求位移的Mohr公式

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。

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。

探索飞机结构力学在航空工程、飞行安全以及新型航空器研细介绍静力学、动力学以及有限元分析等用于研究飞机结构力学的常用分 析方法。
飞机结构力学的设计原则
阐述飞机结构设计中的重要原则，包括强度、刚度、耐久性等方面的考虑。
飞机结构力学的未来发展趋势
展望飞机结构力学领域未来的发展趋势，包括新材料应用、数字化设计等方 面的发展。
《飞机结构力学》PPT课 件
飞机结构力学的介绍
探索飞机结构力学的基本概念，了解它在航空领域中的重要性。
飞机结构力学的重要性
分析飞机结构力学在飞机设计和安全性方面的关键作用，突出其重要性。
飞机结构的基本概念
介绍飞机结构的构成要素，包括机身、机翼、机尾等组成部分的基本概念。
飞机结构力学的应用领域

常规组装的机身结构 (蒙皮+筋条+组合框)
先进的机身整体加筋结构 (整体加筋板+整体框)
四、结构的分类
4. 整体结构
机身上部整体加筋板概念
常规加筋结构与整体加筋结构等效示意图
四、结构的分类
5. 混合结构 由上述各种结构模式 混合组成。
梁元件与杆元件混合
飞机起落架简化模型
五、结构的外载荷、内力和支座反力
结构在载荷作用下会产生内力和变形， 当载荷卸调后，内力和变形也随之消 失，结构恢复到原始状态，无残余变 形(弹性体)。
并且力与变形之间是线性关系，即符 合虎克定律(线弹性体) 。
1. 外载荷的简化
（1）略去对结构力学行为影响不大的外载荷，着重考虑起主 要作用的外载荷。
（2）将作用面积很小的分布载荷等效地简化为集中载荷。 （3）将载荷梯度变化不大的分布载荷简化为均布载荷。 （4）将动力效应不大的动力载荷简化为静力载荷。 例如：将作用在飞机机翼表面上的气动分布载荷，等效地简化 为作用在计算模型的各个结点上的集中载荷。
相当于限制了结构的一个平 动。
三、结构力学的计算模型
固定铰支座
固定铰支座的几何特征：
结构具有绕铰A的转动，但没有 平行于基础平面方向和垂直于基 础平面方向上的平动。
平面固定铰支座相当于限制了结 构的两个平动。
空间固定铰支座相当于限制了结 构的三个平动。
三、结构力学的计算模型
固定支座（固持） 固定支座的几何特征： 结构在固持端A处无平动和 转动。 相当于限制了结构在A处的 所有平动和所有转动。
三、结构力学的计算模型
2. 几何形状的简化
(1)用若干折线代替曲线，用若干平面代替曲面。 (2)对锥度不大的物体，用无锥度体代替有锥度体。

3、基本假设
(3) 剖面上切应力的方向与壁中线的切线方向一致。如果切 应力与壁中线切线方向不一致，则切应力可分解为两个方 向的应力——沿中线的切线方向和法线方向的应力分量， 如图 (b)所示。根据切应力成对作用定理，则结构的表面 上将有切应力存在，这显然与实际不相符。因此，在薄壁 结构的横剖面上只可能有与中线切线方向一致的切应力存 在，如图 (c)所示。亦即剖面上的剪流沿壁中线的切线方 向。
翼肋的构造
典型的机翼布局
典型的机身布局
在飞行器构造中经常遇到梁
式薄壁结构，如长直机翼、后
掠机翼的中外翼、机身等。对
于这类薄壁结构，在已知外载
荷作用下各剖面的总内力(弯矩、
扭矩、轴力和剪力)是静定的，
但若要进一步求出各个元件(桁
条、蒙皮等)的内力，由于这种 具有多桁条的结构是高度静不定
梁式长直机翼
h) 2
Abh
4、例题
例6-1：求如图剖面在自由弯曲下的正应力，设壁不承受正应力。 解 (2)求当量弯矩
k 1 J xy 1 JxJy 2
Mx
1 k
(M x)
2M x
My
1 k
(M x
J xy Jx
)
2
b h
Mx
4、例题
例6-1：求如图剖面在自由弯曲下的正应力，设壁不承受正应力。 解 (3)求应力
3、基本假设
(2)剖面上的正应力和切应力沿壁厚均匀分布。考虑到薄壁结 构中壁很薄这一特点，可以不考虑剖面上任一点处的正应 力和切应力沿壁厚度方向的变化，而认为正应力和切应力 沿壁厚均匀分布。对壁厚度比较小的薄壁结构而言，这一 假设是比较符合实际的。设壁厚度为t，则沿薄壁周边的 切应力用q＝τt 代替，称q为剪流，如图所示。

飞行器结构力学基础电子教学教案第一章：飞行器结构力学概述1.1 飞行器结构力学的定义1.2 飞行器结构力学的研究内容1.3 飞行器结构力学的重要性1.4 飞行器结构力学的发展历程第二章：飞行器结构的基本类型2.1 飞行器结构的基本组成2.2 飞行器结构的主要类型2.3 不同类型结构的特点与应用2.4 飞行器结构的选择原则第三章：飞行器结构力学分析方法3.1 飞行器结构力学的分析方法概述3.2 弹性力学的分析方法3.3 塑性力学的分析方法3.4 动力学分析方法第四章：飞行器结构强度与稳定性分析4.1 飞行器结构强度分析4.2 飞行器结构稳定性分析4.3 强度与稳定性的关系4.4 强度与稳定性分析的工程应用第五章：飞行器结构优化设计5.1 结构优化设计的基本概念5.2 结构优化设计的方法5.3 结构优化设计的原则与步骤5.4 结构优化设计的工程应用实例第六章：飞行器结构动力学6.1 飞行器结构动力学基本理论6.2 飞行器结构的自振特性6.3 飞行器结构的动力响应分析6.4 飞行器结构动力学在设计中的应用第七章：飞行器结构疲劳与断裂力学7.1 疲劳现象的基本概念7.2 疲劳寿命的预测方法7.3 断裂力学的基本理论7.4 飞行器结构疲劳与断裂的检测与控制第八章：飞行器结构的环境适应性8.1 飞行器结构环境适应性的概念8.2 飞行器结构在各种环境力作用下的响应8.3 环境适应性设计原则与方法8.4 提高飞行器结构环境适应性的措施第九章：飞行器结构材料力学性能9.1 飞行器结构常用材料9.2 材料的力学性能指标9.3 材料力学性能的测试方法9.4 材料力学性能在结构设计中的应用第十章：飞行器结构力学数值分析方法10.1 数值分析方法概述10.2 有限元法的基本原理10.3 有限元法的应用实例10.4 其他结构力学数值分析方法简介第十一章：飞行器结构力学实验与测试技术11.1 结构力学实验概述11.2 材料力学性能实验11.3 结构强度与稳定性实验11.4 结构动力学实验与测试技术第十二章：飞行器结构力学计算软件与应用12.1 结构力学计算软件概述12.2 常见结构力学计算软件介绍12.3 结构力学计算软件的应用流程12.4 结构力学计算软件在工程实践中的应用实例第十三章：飞行器结构力学在航空航天领域的应用13.1 航空航天领域结构力学问题概述13.2 飞行器结构设计中的应用13.3 飞行器结构分析与优化13.4 航空航天领域结构力学发展趋势第十四章：飞行器结构力学在其他工程领域的应用14.1 结构力学在建筑工程中的应用14.2 结构力学在机械工程中的应用14.3 结构力学在交通运输工程中的应用14.4 结构力学在其他工程领域的应用前景第十五章：飞行器结构力学发展趋势与展望15.1 飞行器结构力学发展历程回顾15.2 当前飞行器结构力学面临的挑战与机遇15.3 飞行器结构力学未来发展趋势15.4 飞行器结构力学发展展望与建议重点和难点解析本文主要介绍了飞行器结构力学的基础知识，包括飞行器结构力学的定义、研究内容、重要性、发展历程，以及飞行器结构的基本类型、力学分析方法、强度与稳定性分析、优化设计等方面。