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飞行器结构力学考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、飞行器结构力学主要研究的对象是（）A 飞行器的外形设计B 飞行器的动力系统C 飞行器的结构强度和刚度D 飞行器的控制系统2、以下哪种材料在飞行器结构中应用广泛，因其具有高强度和低重量的特点？（）A 钢材B 铝合金C 钛合金D 复合材料3、在飞行器结构中，承受拉伸和压缩载荷的主要构件是（）A 梁B 板C 壳D 桁条4、对于薄壁结构，其弯曲内力主要包括（）A 剪力和扭矩B 剪力和弯矩C 弯矩和扭矩D 轴力和扭矩5、结构的稳定性是指（）A 结构在载荷作用下不发生破坏B 结构在载荷作用下不发生过大变形C 结构在载荷作用下保持平衡状态不发生突然转变D 结构在载荷作用下能够正常工作6、以下哪种失效模式在飞行器结构中是绝对不允许发生的？（）A 弹性变形B 塑性变形C 屈曲失稳D 疲劳破坏7、在飞行器结构设计中，为了提高结构的强度，通常采用的方法是（）A 增加材料的厚度B 优化结构的几何形状C 选用更高强度的材料D 以上都是8、应力集中现象会导致（）A 结构的强度降低B 结构的刚度降低C 结构的稳定性降低D 以上都是9、对于飞行器结构的振动问题，以下哪种方法可以有效地减小振动幅度？（）A 增加结构的阻尼B 改变结构的固有频率C 加强结构的连接D 以上都是10、以下哪种试验方法常用于测定飞行器结构材料的力学性能？（）A 拉伸试验B 压缩试验C 扭转试验D 以上都是二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、飞行器结构的基本组成部分包括、、和。
2、材料的力学性能指标主要有、、、和等。
3、结构的变形形式主要有、、和。
4、梁的弯曲正应力计算公式为，弯曲切应力计算公式为。
5、板壳结构在受到横向载荷时，其内力主要包括、和。
6、压杆稳定的临界载荷与、、和等因素有关。
7、疲劳破坏的特点是、和。
8、飞行器结构的优化设计通常包括优化、优化和优化。
9、结构的固有频率与、和等因素有关。
西工大飞行器结构力学电子教案第一章：飞行器结构力学概述1.1 飞行器结构力学的定义介绍飞行器结构力学的概念和基本原理。
解释飞行器结构力学的研究对象和内容。
1.2 飞行器结构的特点与分类讨论飞行器结构的特点，包括轻质、高强度、耐腐蚀等。
介绍飞行器结构的分类，包括飞行器壳体、梁、板、框等。
1.3 飞行器结构力学的基本假设阐述飞行器结构力学分析的基本假设，如材料均匀性、连续性和稳定性。
第二章：飞行器结构受力分析2.1 飞行器结构受力分析的基本方法介绍飞行器结构受力分析的基本方法，包括静态分析和动态分析。
2.2 飞行器结构受力分析的实例通过具体实例，讲解飞行器结构受力分析的过程和方法。
2.3 飞行器结构受力分析的计算方法介绍飞行器结构受力分析的计算方法，包括解析法和数值法。
第三章：飞行器结构强度分析3.1 飞行器结构强度理论介绍飞行器结构强度理论的基本原理，包括最大应力理论和能量原理。
3.2 飞行器结构强度计算方法讲解飞行器结构强度计算的方法，包括静态强度计算和疲劳强度计算。
3.3 飞行器结构强度分析的实例通过具体实例，展示飞行器结构强度分析的过程和方法。
第四章：飞行器结构稳定分析4.1 飞行器结构稳定理论介绍飞行器结构稳定理论的基本原理，包括弹性稳定理论和塑性稳定理论。
4.2 飞行器结构稳定计算方法讲解飞行器结构稳定计算的方法，包括解析法和数值法。
4.3 飞行器结构稳定分析的实例通过具体实例，讲解飞行器结构稳定分析的过程和方法。
第五章：飞行器结构动力学分析5.1 飞行器结构动力学基本原理介绍飞行器结构动力学的基本原理，包括振动理论和冲击理论。
5.2 飞行器结构动力学计算方法讲解飞行器结构动力学计算的方法，包括解析法和数值法。
5.3 飞行器结构动力学分析的实例通过具体实例，展示飞行器结构动力学分析的过程和方法。
第六章：飞行器结构疲劳与断裂分析6.1 飞行器结构疲劳基本理论介绍飞行器结构疲劳现象的基本原理，包括疲劳循环加载、疲劳裂纹扩展等。
西工大飞行器结构力学电子教案第一章：绪论1.1 课程简介1.2 飞行器结构力学的研究对象和内容1.3 飞行器结构力学的应用领域1.4 学习方法和教学要求第二章：飞行器结构的基本受力分析2.1 概述2.2 飞行器结构的受力分析方法2.3 飞行器结构的受力类型及特点2.4 飞行器结构的基本受力分析实例第三章：飞行器结构的弹性稳定性分析3.1 概述3.2 弹性稳定性的判别准则3.3 飞行器结构弹性稳定性分析方法3.4 飞行器结构弹性稳定性分析实例第四章：飞行器结构的强度分析4.1 概述4.2 飞行器结构强度计算方法4.3 飞行器结构材料的力学性能4.4 飞行器结构强度分析实例第五章：飞行器结构的刚度分析5.1 概述5.2 飞行器结构刚度计算方法5.3 飞行器结构刚度分析实例5.4 飞行器结构刚度优化设计第六章：飞行器结构的疲劳分析6.1 概述6.2 疲劳寿命的计算方法6.3 疲劳裂纹扩展规律6.4 飞行器结构疲劳分析实例第七章：飞行器结构的断裂力学分析7.1 概述7.2 断裂力学的基本概念7.3 断裂判据和裂纹扩展规律7.4 飞行器结构断裂力学分析实例第八章：飞行器结构的动力学分析8.1 概述8.2 飞行器结构动力学的基本方程8.3 飞行器结构的动力响应分析8.4 飞行器结构动力学分析实例第九章：飞行器结构复合材料分析9.1 概述9.2 复合材料的力学性能9.3 复合材料结构分析方法9.4 飞行器结构复合材料分析实例第十章：飞行器结构力学工程应用案例分析10.1 概述10.2 飞行器结构力学在飞机设计中的应用10.3 飞行器结构力学在航天器设计中的应用10.4 飞行器结构力学在其他工程领域的应用重点和难点解析重点环节一：飞行器结构的基本受力分析补充和说明：飞行器结构的基本受力分析是理解飞行器结构力学的基础，需要掌握各种受力类型的特点和分析方法，并通过实例加深理解。
重点环节二：飞行器结构的弹性稳定性分析补充和说明：弹性稳定性是飞行器结构设计中的关键问题，需要理解判别准则，掌握分析方法，并通过实例了解实际应用。
1.连续性定理和伯努利定律仅适用于低速情况。
2.飞机的主要组成部分：机翼、机身、尾翼、起落架、操纵系统、动力装置、机载设备。
3.航空发动机分类：活塞式航空发动机、燃气涡轮发动机、冲压发动机。
4.航空器的大气飞行环境是对流层和平流层。
5.对流层中温度随高度增加而降低，集中了几乎全部水汽，有水平风和垂直风（对飞行不利），集中了大气3/4的质量。
6.平流层起初随高度增加气温变化不大，后气温升高较快，只有水平风，无垂直风。
7.低速，定常流动的气体，流过的截面积大的地方，速度小，压强大；而面积小的地方，流速大，压强小。
8.确定翼型的主要几何参数：弦长、相对厚度、最大厚度位置、相对弯度。
9.总的空气动力与翼弦的交点叫做压力中心。
10.外形相似时，迎风面积越大，压差阻力也越大。
11.机翼可分为四类：矩形机翼、梯形机翼、后掠机翼、三角机翼。
12.机翼平面形状的主要参数有：机翼面积、翼展、展弦比、梯形比、和后掠角。
13.在同样的迎角下，实际机翼的升力系数就比翼型的升力系数小。
14.展弦比越小，升力曲线的斜率越小，诱导阻力越大。
15.椭圆形机翼诱导阻力最小。
16.机翼的摩擦阻力和压差阻力统称为翼型阻力(型阻)。
17.最大升阻比状态的机翼的气动效率最高。
18.诱导阻力是低速飞行的主要阻力。
19.介质越难压缩，音速越高。
20.马赫数是空气密度变化程度或压缩性大小的衡量标志。
21.马赫数越大，空气密度的变化以及压缩性的影响也越大。
22.低速中，只要迎角相同，机翼压力分布和飞机气动特性（升力系数、阻力系数）都是一样的。
23.激波中的空气压强突然增高，密度温度随之升高，但气流的速度却大为降低。
24.激波阻力实质是一种压差阻力。
25.气流通过正激波，压力、密度、温度都突然上升，流速由超音速降为亚音速，气流方向不变。
（通过斜激波时，只是流速可能是亚音速也可能仍是超音速）。
26.斜激波波阻小于正激波，正激波斜激波统称为平面激波。
27.圆锥激波的强度比平面激波若，其波阻比比平面激波小。
《结构力学》知识点概括梳理（最祥版本）第一章绪论第一节：结构力学的研究对象和任务一、结构的定义 : 由基本构件（如拉杆、柱、梁、板等）依照合理的方式所构成的构件的系统，用以支承荷载并传达荷载起支撑作用的部分。
注：结构一般由多个构件联络而成，如：桥梁、各样房子（框架、桁架、单层厂房）等。
最简单的结构能够是单个的构件，如单跨梁、独立柱等。
二、结构的分类：由构件的几何特色可分为以下三类1．杆件结构——由杆件构成，构件长度远远大于截面的宽度和高度，如梁、柱、拉压杆。
2．薄壁结构——结构的厚度远小于其余两个尺度，平面为板曲面为壳，如楼面、屋面等。
3．实体结构——结构的三个尺度为同一量级，如挡土墙、堤坝、大块基础等。
第二节结构计算简图一、计算简图的观点：将一个详细的工程结构用一个简化的受力争形来表示。
选择计算简图时，要它能反应工程结构物的以下特色：1．受力特征（荷载的大小、方向、作用地点）2．几何特征（构件的轴线、形状、长度）3．支承特征（支座的拘束反力性质、杆件连结形式）二、结构计算简图的简化原则1．计算简图要尽可能反应实质结构的主要受力和变形特色，使计算结果安全靠谱；．．．．．．．．．．．．．．2．略去次要因素，便于剖析和计算。
．．．．．．．三、结构计算简图的几个简化重点1．实质工程结构的简化：由空间向平面简化2．杆件的简化：以杆件的轴线取代杆件3．结点的简化：杆件之间的连结由理想结点来取代（1）铰结点：铰结点所连各杆端可独自绕铰心自由转动，即各杆端之间的夹角可随意改变。
不存在结点对杆的转动拘束，即因为转动在杆端不会产生力矩，也不会传达力矩，只好传达轴力和剪力，一般用小圆圈表示。
（2）刚结点：结点对与之相连的各杆件的转动有拘束作用，转动时各杆间的夹角保持不变，杆端除产生轴力和剪力外，还产生弯矩，同时某杆件上的弯矩也能够经过结点传给其余杆件。
（3）组合结点（半铰）：刚结点与铰结点的组合体。
4.支座的简化：以理想支座取代结构与其支承物（一般是大地）之间的连结（1）可动铰支座：又称活动铰支座、链杆支座、辊轴支座，同意沿支座链杆垂直方向的细小挪动。
11. 卫星轨道六要素是哪些P2-7),,,,,(p t i e a ωΩ，其中a 半长轴,e 偏心率，i 轨道倾角，Ω升交点赤经，ω近地点幅角，p t 卫星经过近地点时刻. 2. 卫星发射三要素是什么P17-18),,(L t A ϕ，其中ϕ发射场L 的地心纬度，A 发射方位角，L t 发射时刻。
3. 什么是太阳同步轨道P23选择轨道半长轴a 和倾角i 的组合使d /)(9856.0︒=∆Ω，则轨道进动方向和速率，与地球绕太阳周年转动的方向和速率相同（即经过365.24平太阳日,地球完成一次360°的周年运动），此特定设计的轨道称为太阳同步轨道. 4. 什么是临界轨道、冻结轨道P24-25若远地点始终处在北极上空，即拱线不得转动，轨道倾角满足02sin 5.22=-i ,即︒=43.63i 或︒=57.116i .此值的倾角称为临界倾角，此类轨道称为临界轨道.若选择合适的偏心率及合适的近地幅角，使0==e ω，近地点幅角ω被保持，或称被冻结在90°。
轨道的倾角和高度可以独立选择，此类轨道称作冻结轨道。
5. 回归轨道的回归系数是什么P26轨道经过N 天回归一次，在回归周期内共转R 圈，每天的轨道圈数（非整数）Q 称为回归系数。
R C Q I NN==±，+表示轨迹东移，-表示轨迹西移.I 为接近一天的轨道圈数,为正整数。
6. 静止轨道的特点、三要素是什么P28（1） 轨道的周期与地球自旋周期一致 （2） 轨道的形状为圆形，偏心率0e = （3） 轨道处在地球赤道平面上，倾角0i = 7. 星座轨道的全球覆盖公式相邻卫星星下点之间的角距为2b ，覆盖带宽度为2c ，2轨道数为2p c π=,每一轨道上的卫星数q bπ=，卫星总数2tan ,sin ,sin sin sin 2tan cN pq b c bcπψθθ====8. 地球同步卫星群的分置模式有哪几种P36（1） 经度分置模式:各个子卫星沿轨道经度圈分布，位于星座中心定点位置的两侧，具有不同的平经度。
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。
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。
《飞行器结构力学基础》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：（0120140）2、课程名称（中/英文）：飞行器结构力学基础/Structural Mechanics for Aerocraft3、学时/学分：50/6.54、先修课程：理论力学、结构强度基础、弹性力学， /0120120/01201705、面向对象：飞行器设计与工程专业本科生6、开课院（系）：航空学院（航空结构工程系）7、教材、教学参考书：《结构力学基础》, 黄其青，王生楠，西北工业大学出版社，2001.4《飞行器结构力学》,王生楠，西北工业大学出版社,1998.12二、课程性质和任务《飞行器结构力学基础》是航空高等院校飞行器结构设计和结构强度专业教学计划中的一门专业技术基础课，是航空飞行器设计、固体力学、流体力学、工程力学、理论与应用力学、人机环境与工程等学科或专业的必修课程。
本课程以杆系和薄壁结构为对象，研究杆系和薄壁结构的组成原理及其受力和变形分析的力法和位移法，薄壁工程梁理论，结构分析中的能量原理。
通过本课程的学习，使学生了解和掌握结构的受力和传力特点、薄壁工程梁和能量原理的基本理论和基本计算方法，培养学生对结构设计和强度计算的概念和综合处理能力，培养从事飞行器结构设计和强度计算的高技术人才。
三、教学内容和基本要求第一章绪论 2学时1.1 结构力学的研究对象和任务；1.2结构力学的计算模型简化；1.3结构的外载荷、内力和支反力；1.4 基本关系和基本假设。
第二章结构几何组成分析 4学时2.1 结构的几何特性；2.2 自由度和约束; 2.3 几何特性分析的运动学方法;2.4 几何特性分析的静力学方法; 2.5 几何不变系统的组成规则; 2.6 瞬变系统的判别方法。
第三章静定杆系结构的内力和变形计算 6学时3.1 桁架的组成，桁架的计算模型，桁架几何不变性分析，静定桁架内力计算（结点法、剖面法和混合法）; 3.2 刚架的组成，刚架的计算模型，刚架几何不变性分析，静定刚架内力计算，混合杆系结构的内力计算; 3.3 元件的应变能，虚功原理，单位载荷法，静定杆系结构的位移计算。
《结构力学》复习讲义要点第一部分：力学基础1. 力学的基本概念：质点、力、力的性质、力的合成与分解、力的共线条件等。
2. 刚体力学：平动与转动、力矩、角动量、转动惯量、力矩的几何与代数相等条件等。
3. 静力学：平衡条件、力偶、杆条受力分析、平衡多边形等。
第二部分：截面力学1. 杆件截面特征：截面形状、截面形心、截面面积、截面宽度、截面模数等。
2. 拉压杆截面特征：杆轴力计算、细长杆的安全系数、压杆的稳定性、杆件受拉压状态分析等。
3. 扭转杆截面特征：杆件受扭力分析、圆形截面的极限扭矩、扭转角的计算等。
4. 弯曲杆截面特征：直线梁与弧形梁的受力分析、力的截面矩阵表示、梁截面的正向弯矩与反向弯矩、杨氏梁受力分析等。
第三部分：结构受力分析1. 杆系内力分析：截面法则、杆系的内力与外力关系、榀杆的变形与位移、杆系内力的计算等。
2. 杆系的受力分析：平衡条件的写法、平面结构与空间结构的受力分析、杆系的平面剪力图与弯矩图、受力分析的极端情况等。
3. 简支梁：梁的受力分析、悬臂梁的转角计算、剪力与弯矩图表、弹性线与弯矩-曲率关系等。
4. 悬链线与悬链线梁：悬链线形状方程、悬链线的性质与应用、悬链线梁的分析等。
第四部分：梁的变形1. 杆系的变形：位移分量的约束关系、虚功原理、单杆件的变形与位移、受约束的杆件变形计算等。
2. 弹性力学基本方程：胡克定律、弹性应变能、变形力、应变与变形的关系、应力分析与位移分析等。
3. 简支梁的本构关系：平衡微分方程、简支梁的自由振动、简支梁的拟静状态、简支梁的弹性力学与变形等。
第五部分：结构稳定性1. 稳定性基本概念：平衡与稳定的关系、平衡的稳定性判定、等效单轴刚度、曲线弯矩法等。
2. 简支梁的稳定性：轴力屈曲、弯曲屈曲与扭转屈曲、边界条件与截面要求等。
3. 大变形理论：弹性力学与大变形理论的区别、弹性线的切线方向、悬臂梁的大变形计算等。
总结：这份复习讲义总结了《结构力学》的核心要点，包含了力学基础、截面力学、结构受力分析、梁的变形和结构稳定性的内容。
《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。
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。
《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 wEz 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。
II. 剪力中心()C C z y ,的一般计算方法为：⎰=Axz C z A y y Q d τ⎰-=-Axy C y A z z Q d τIII. 剪力中心是梁截面的几何性质，和外载荷无关。
IV. 当外加横剪力通过剪力中心时，梁只发生平面弯曲，所以剪力中心又被称为弯曲中心。
(3) 开口薄壁杆件的剪应力和剪力中心I. 剪流和剪应力为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-==y zy zy z sx s I Q S I Q S h q τ ⎰=sy s zh S 0d⎰=sz s yh S 0d⇔计算静面矩时，s 的起点为开口截面。
当截面由多段组成时，注意静面矩的计算方法。
⇔弯曲产生的剪应力沿截面是均匀分布的。
II. 如果对形心取矩有：⎰=-hS s C y C z s q z Q y Q 0d ρ，其中()C C z y ,为形心坐标系中剪力中心的坐标。
由于剪力中心和外载荷无关，因此一般只需要分别加z Q 和y Q 以求出C y 和C z 。
另外如果截面有对称面，则也只需要求剪力中心的一个非零坐标。
III. 如果计算方便也可以不对形心取矩，这时求出的()C C z y ,则是相对于转动中心的坐标。
(4) 闭口薄壁杆件的剪应力和剪力中心I. 沿任意一个截面断开，把该处作为s 的起点。
设该截面处的未知剪流为0q ，则总剪流为0~q q q s +=，其中⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=y zy zy z I Q S I Q S q ~ II. 当截面有对称面，且横剪力作用在对称面内时（总可以保证），可以把对称面处作为s 的起点，这时00=q 。
否则用剪应力环流定理求0q ：()()⎰⎰⎰⎰-=⇒=+==hhh hS S S sS s sdsGh dsGh qq s Gh q q A s Gh q A /1/~0d ~21d 2100α 注意多闭室情况下的计算III. 由⎰=-hS s C y C z s q z Q y Q 0d ρ计算剪力中心()C C z y ,。
4. 复合截面或具有加强筋的薄壁杆件问题的计算(1) 会计算模量加权中心∑∑⎰=*=**'='≡'N n n nnN n A n A y E E A A y E E A y n 11111d 1∑∑⎰=*=**'='≡'N n n nnN n A n A z E E A A z E E A z n 11111d 1n Nn n A A E E A E EA ∑⎰=*=≡111d(2) 会计算模量加权惯性矩()()∑⎰∑⎰==*'''='≡Nn A n Nn A n y y nn A z E E A z E E I 121211d d()()∑⎰∑⎰==*'''='≡Nn A n Nn A n z z nn A y E E A y E E I 121211d d一般将参考坐标系就取在模量加权中心上，这时有：∑⎰∑⎰==*=≡Nn A n Nn A n yynn A z E E A z E E I 121211d d∑⎰∑⎰==*=≡Nn A n Nn A n zznn A y E E A y E E I 121211d d且有模量加权的平行移轴公式：()[]n n n y y Nn n yyA z I E E I oo 2)(11+=∑=*[]n n n z z Nn n zz A y I E E I o o 2)(11)(+=∑=*(3) 会计算模量加权静面矩∑⎰+≡i i i i s y z A E E s zh E ES 101d∑⎰+≡i i i i sz y A E E s yh E ES 11d (4) 对加筋薄壁杆件，每通过一个加强筋，模量加权静面矩会发生突变，从而蒙皮中的剪流也会发生突变：0q IS Q IS Q q yyy z zzz y s +--=**。
由此可以计算加筋薄壁杆件的剪力中心。
(5) 计算自由扭转刚度时可以认为加强筋几乎不抗剪，从而忽略其影响。
(四)、薄壁杆件理论 1. 开口薄壁杆件的约束扭转(1) 明确其基本假定(2) 明确约束扭转的物理意义（自由扭转的翘曲变形受到约束，从而产生自平衡的约束扭转正应力，它会提高杆件的扭转刚度）。
知道杆件的真实状态是由自由扭转和约束扭转叠加而得。
圣维南原理在此不适用。
(3) 明确翘曲位移和约束扭转正应力是按主扇性面积分布的χωω-=)(xuωχσω'-=E x)(xθχ'≡ 0()d ss s r s ω≡⎰(4) 知道主扇性极点和主扇性零点的性质（由自平衡的约束扭转正应力决定），并会计算它们的坐标0d 0=⎰hS s h y ω0d 0=⎰hS s h z ω0d 0=⎰hS s h ωa y y CC -'=yS I szh a h ⎰'-=0d ωb z z CC -'= zS I syh b h⎰'=d ω⎰⎰'-=-'='hSss s s h A s r s s 00d 1d )()(ωωωω剪力中心、弯曲中心和主扇性极点是重合的(5) 会计算主扇性静面矩和主扇性惯性矩（包括模量加权情况）⎰≡ss h S 0d ωω⎰≡hS s h I 02d ωω∑⎰+≡*i i i i ss A E Es h E E S ωωω101d∑⎰=*+≡Ki i i i Ss A E E s h E E I h 121021d ωωω (6) 知道双力矩的概念和一些基本的关系式（和梁弯曲很相似）ωθωχσωxx E E ''-='-=)(ωωωωθχτS E S E h q xxs s '''=''==)()( ωωωχI E s r q M hS s s x ''-==⎰0)()(dωσωωωI B x =)(xx EI EI xB M θχωωωω'''-=''-==d d )( ωωωωτS hI M x xs)()(-=(7) 约束扭转的平衡方程x m B B -=-''ωωλ2ωθλθEI m xxx =''-2IV 22)6)(1(21Rhv -+=πλ (8) 约束扭转的边界条件I. 给定广义位移的边界条件S u -固定端：翘曲位移为零：0='=xθχ, 不能扭转：0=x θ II. 给定广义力的边界条件S F -悬空端：约束扭转正应力为零：0=''-=xEI B θωω 给定扭矩： x x p x EI D M θθω'''+'= III. 混合边界条件－约束轴向位移：x S x EI EI s h B hθχωσωωωω''-='-==⎰0)(dS u : 翘曲位移为零：0='=xθχ, S F : 给定扭矩：x x p x EI D M θθω'''+'= IV. 混合边界条件－约束转动：S F : 约束扭转正应力为零：0=''-=x EI B θωω S u : 不能扭转：0=x θ(五)、薄板弯曲理论1. 明确小挠度薄板弯曲的几何特征、受力特征、变形特征和基本假定2. 会用挠度计算基本的量（包括轴对称情况的）：2222()x x y w w M D D x y νκνκ⎛⎫∂∂=-+=-+ ⎪∂∂⎝⎭2222()y y x w w M D D y x νκνκ⎛⎫∂∂=-+=-+ ⎪∂∂⎝⎭2(1)(1)xy xy wM D D x yννκ∂=--=--∂∂3212(1)Eh D ν=- 2()x Q Dw x∂=-∇∂2()y Q Dw y∂=-∇∂ 轴对称时：22d d d d r w w M D rr r ν⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭22d d d d w w M D r rr θν⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭0r M θ=222r r r∂∂∇=+∂∂2()r Q Dw r∂=-∇∂0Q θ=3. 熟练掌握其平衡方程(,)0yx Q Q p x y x y ∂∂++=∂∂ yxx x M M Q x y∂∂=+∂∂xy y y M M Q xy∂∂=+∂∂222222(,)0yx y xM M M p x y x x y y∂∂∂+++=∂∂∂∂ 4444224(,)2w w w p x y x x y y D∂∂∂++=∂∂∂∂ 43243223d 2d d d ()d d d d w w w w p r r r r r r r r D+-+= 4. 会写出直角坐标系和圆柱坐标系下的各种边界条件（注意角点） 5. 会求解轴对称圆板（环板）的各种问题 6. 了解矩形板的Levy 解法(六)、旋转薄壳理论1. 明确小挠度薄壳理论的几何特征、受力特征、变形特征和基本假定2. 无矩（薄膜）理论(1) 会求解轴对称状态下球壳、柱壳和锥壳的无矩问题（不用背几何方程）满足z 向的平衡方程和法向的平衡方程（1212n T T p R R +=） (2) 会求解圆柱壳的无矩问题 3. 圆柱壳轴对称情况的有矩理论(1) 明确哪些量是非零的(2) 解是由薄膜解和齐次解叠加得到w w w *=+u u u *=+11T T *= 222T T T *=+11M M =221M M M ν==11Q Q =311112h M z h T +=*σ 3222212hM z h T h T ++=*σ(3) 齐次解的平衡方程（不用记）：442d 0d w Ehw s DR +=。
