飞机结构力学基础

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。

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。