第四讲翼面结构分析

1、 之四：翼面结构分析 第四讲翼面结构分析翼面结构 机翼尾翼机身发动机起落架电子设备2 第四讲翼面结构分析机翼的功能产生升力 内部装置油箱和设备安装增升装置和倾侧操纵的副翼固定起落架和动力装置 3 第四讲翼面结构分析机翼的设计要求满足气动要求重量要求 使用维修要求 工艺性和经济性要求4 第四讲翼面结构分析机翼的外载分布的气动载荷 其他部件的集中载荷机翼结构的质量力Qy，Mx，MzQx，My，Mz5 第四讲翼面结构分析机翼的总体受力分析？6 第四讲翼面结构分析运动静止7 第四讲翼面结构分析机翼的总体力（内力）8 第四讲翼面结构分析机翼的内部结构9 第四讲翼面结构分析10 第四讲翼面结构分析11 第

2、四讲翼面结构分析机翼结构组成翼梁蒙皮长桁纵墙纵向横向翼肋12 第四讲翼面结构分析蒙皮13 第四讲翼面结构分析承受气动载荷 参与总体扭矩的传递参与总体弯矩的传递14 第四讲翼面结构分析翼梁15 第四讲翼面结构分析承受总体剪力（Qy）腹板剪流 参与总体弯矩的传递（Mz）上下缘条 16 第四讲翼面结构分析翼梁是最主要的纵向构件，它承受全部或大部分弯矩和剪力。翼梁一般由凸缘、腹板和支柱构成（如图所示）。凸缘通常由锻造铝合金或高强度合金钢制成，腹板用硬铝合金板材制成，与上下凸缘用螺钉或铆钉相连接。凸缘和腹板组成工字型梁，承受由 外载荷转化而成的弯矩和剪力。 17 第四讲翼面结构分析长桁承受气动载荷 参与

3、总体弯矩的传递18 第四讲翼面结构分析长桁承受局部空气力载荷；支持和加强蒙皮；并将翼肋互相 连系起来。而且还可以承受由弯曲而产生的正应力。有的机翼为 了更加强蒙皮，桁条需要很密，因而导致使用波纹板来代替桁条， 或者把桁条与蒙皮作成一体，形成整体壁钣。 桁条是用铝合金挤压或板材弯制而成，铆接在蒙皮内表面， 支持蒙皮以提高其承载能力，并共同将气动力分布载荷传给翼肋。19 第四讲翼面结构分析纵墙（腹板）封闭作用 参与总体扭矩的传递参与总体剪力的传递20 第四讲翼面结构分析纵樯承受由弯曲和扭转而产生的剪力。与梁的区别是椽条较弱，椽条不与机身相连。其长度与翼展相等或仅为翼展的一部分。纵樯通常放置在机翼的

4、前缘或后缘，与机翼上下蒙矩。 连，形成一封闭的盒段以承受扭在后缘的纵樯，通常还用来连接襟翼及副翼。 21 第四讲翼面结构分析翼肋22 第四讲翼面结构分析支持长桁和蒙皮承受气动载荷维持机翼形状 承受、传递集中载荷不参与总体力的传递23 第四讲翼面结构分析接头传递载荷24 第四讲翼面结构分析25 第四讲翼面结构分析26 第四讲翼面结构分析27 第四讲翼面结构分析28 第四讲翼面结构分析29 第四讲翼面结构分析30 第四讲翼面结构分析构件的简化与受力特点蒙皮翼梁板空间板杆盒段机翼长桁杆纵墙翼肋31 第四讲翼面结构分析杆只能承受或传递沿杆轴向的分布力和集中力 纵向尺寸（长度）远大于截面尺寸； 承受拉伸

5、载荷的能力大于承受压缩载荷的能力； 能承受集中力，因此常用于集中力的扩散； 形成杆系后能承受任意方向的集中力。 32 第四讲翼面结构分析板适合承受面内的分布载荷，包括剪流和拉压应力 面内尺寸（长、宽）远大于截面尺寸（厚度）； 承受拉伸载荷的能力大于承受压缩和剪切载荷的能力； 剪力互等定律 不能承受集中力 33 第四讲翼面结构分析平面板杆结构适合承受平面板杆结构面内的载荷 板、杆之间只能传递剪力 三角形板杆结构中，三角形的板不能收剪 常见的平面板杆结构：长桁和蒙皮的组合（加筋壁板） 平面梁 34 第四讲翼面结构分析35 第四讲翼面结构分析36 第四讲翼面结构分析空间板杆结构由平面板杆组成的闭室类

6、结构，可以承受弯、剪、扭载荷 开闭室、单闭室、多闭室 局部有集中质量 37 第四讲翼面结构分析38 第四讲翼面结构分析39 第四讲翼面结构分析40 第四讲翼面结构分析机翼结构的典型受力形式所谓受力形式，是指结构中主要构件的组成。受力形式不 同，传递总体力的构件不同。 梁式机翼 单块式机翼 多腹板式机翼41 第四讲翼面结构分析梁式机翼 翼梁强传递弯矩、扭矩、剪力 蒙皮薄气动载荷 长桁少参与弯矩传递 42 第四讲翼面结构分析单块式机翼 翼梁弱传递弯、剪、扭 蒙皮较厚气动载荷、传递扭矩 长桁强传递弯矩 43 第四讲翼面结构分析多腹板式机翼 无明显翼梁、腹板多 蒙皮厚 无长桁 44 第四讲翼面结构分析

7、尾翼的组成和功能45 第四讲翼面结构分析尾翼的功用水平尾翼：纵向（俯仰）安定性、纵向操纵性； 正常式平尾包括水平安定面和升降舵超音速飞机全动水平尾翼 垂直尾翼：航向安定性、航向操纵性； 垂尾包括垂直安定面和方向舵 46 第四讲翼面结构分析尾翼的设计要求 尾翼设计要求和构造与机翼类似尾翼的载荷 平衡载荷 机动载荷 不对称载荷尾翼的结构组成与机翼类似 47 第四讲翼面结构分析翼面结构的传力分析思考:传力分析、内力分析、应力分析48传力分析：当支承在某基础上的一个结构受有某种外载荷时，分 析这些外载如何通过结构的各个构件传递给支承它的 基础，称之为结构的传力分析。 第四讲翼面结构分析飞机结构的绝大部

8、分构件都是为了合理地传递载荷而布置 的，因此为了设计出符合最小重量要求的满意的结构，必须首 先弄清各种结构中载荷的传递规律。 49 第四讲翼面结构分析传力路线 例如 : 机翼上作用有分布气动载荷和各接头传来的集中载荷 ，这些外载通过机翼的各受力构件相继受载产生内力来传递 ，最后到机翼机身对接处，由支承机翼的机身提供支反力与之相平衡。 50 第四讲翼面结构分析步骤一：简化元件的受力特性 例如：认为长桁在受总体力时，是只受轴向力的杆，而略去其受弯能力。但在局部载荷为梁可受垂直于杆的力。 在传力分析时，一般以偏安全简化为原则。 51 第四讲翼面结构分析步骤二：确定相互之间的连接关系例如： 52 第四

9、讲翼面结构分析步骤三：确定与基础之间的连接形式例如： 53 第四讲翼面结构分析步骤四：确定与基础之间的连接形式 依次取出结构的各个部分作为分离体，找出与它相连接的元件和连接关系，根据静力平衡条件，找出作用力、支反力， 画出分离体平衡图和内力图，了解力在传递过程中的规律以及 各元件的作用和受载情况。 “依次”从初始载荷开始，逐个元件分析过去，前者的支反力后者的外载（作用力）。 54 第四讲翼面结构分析55 第四讲翼面结构分析例子56 第四讲翼面结构分析传力分析的注意事项57传力分析的三要素 结构本身的受力特性 力是否能够传入 力是否能够传出 第四讲翼面结构分析？板必须三边有支持，一边加载；或两边

10、支持，另两边加载。保证受剪平衡。58 第四讲翼面结构分析结构传力的规律59静定结构 力在各元件上的分配只与元件和外载荷的相对几何位置有关，而与元件的自身刚度无关。仅由平衡条件可唯一确定元件的内力。 第四讲翼面结构分析判断以下哪个是静定结构60 第四讲翼面结构分析静不定结构力的分配不仅与元件的相对几何位置和外载荷作用位置 有关，而且与各元件的刚度、和支刚度有关。需由力的平衡条件和变形协调条件，才能确定载荷在各元件上的分配。 61 第四讲翼面结构分析静不定结构载荷分配62 第四讲翼面结构分析按刚度分配63 第四讲翼面结构分析64 第四讲翼面结构分析刚度分配法：静不定结构中个元件所分配承担的载荷与它

11、们的刚度大小成正比。 65 第四讲翼面结构分析变形一致（仅是根据某种变形一致条件得来的，且实际上是要求绝对变形量一致）。 如P分为P1, P2受弯时，因为是按K弯分配。所以刚心也可按弯曲刚度用杠杆原理求出， 只有当合力正好作用于刚心时，才为纯弯。 66 第四讲翼面结构分析局限性 结构配置实际不能保证那么纯的变形条件。 只取某一种变形一致，因此实际可能并非处处协调。 必须保证绝对量一致，比平剖面假设要严。 多种载荷作用时，实际上变形将有相互干扰影响。 支承刚度对结构刚度的影响没有反映进去（静不定支承时）, 实际上是有影响。 67 第四讲翼面结构分析PPL/2RARBRARBRARB若A点刚度大,

12、RA=0.69PRB=0.31PRA0.69PRBRB68L/2L/2P 第四讲翼面结构分析EF2EF2？P69EF1 第四讲翼面结构分析翼面的受力与传力 气动载荷 集中力 惯性力 70 第四讲翼面结构分析蒙皮71 第四讲翼面结构分析长桁72 第四讲翼面结构分析翼肋翼肋的支持翼肋的受力73 第四讲翼面结构分析74 第四讲翼面结构分析翼肋的支持盒段双梁单块式盒段多腹板式盒段双梁式盒段板杆结构75 第四讲翼面结构分析双梁式 正应力分布剪流分布提示：蒙皮上有没有剪流，为什么？ 76 第四讲翼面结构分析Z向不能平衡77 第四讲翼面结构分析78 第四讲翼面结构分析梁式盒段中翼肋受载79 第四讲翼面结构分

13、析梁式盒段受载80 第四讲翼面结构分析双梁式机翼翼梁总体受载 翼梁与多个翼肋依次相连 每个翼肋传递剪流到翼梁腹板，依次叠加，剪力呈现阶梯状分布、弯矩成斜折线分布。 81 第四讲翼面结构分析梁式盒段传力总结梁缘条（在梁缘条中引起轴力形成弯矩） 梁腹板（梁腹板上下边 和端边引起剪流）机身（通过梁缘条接头与机身的连接） 剪力扭矩接头蒙皮翼根加强肋（转化为集中载荷） 82 第四讲翼面结构分析梁式盒段内力总结梁缘条弯矩梁腹板（由梁缘条和根部加强肋提供支反剪流） 剪力扭矩蒙皮翼根加强肋（转化为集中载荷） 83 第四讲翼面结构分析单块式正应力分布剪流分布提示：蒙皮上有没有剪流，为什么？ 84 第四讲翼面结构

14、分析Z向不能平衡Z向平衡85 第四讲翼面结构分析剪力引起的剪流剪力和扭矩共同引起的剪流86 第四讲翼面结构分析剪力所引起的正应力分布87 第四讲翼面结构分析单块式盒段传力总结梁缘条（在梁缘条中引起轴力形成弯矩） 长桁（通过蒙皮传给长桁和长桁中轴力平衡） 梁腹板（梁腹板上下边 和端边引起剪流）剪力机身（通过梁缘条接头 与机身的连接） 扭矩接头蒙皮翼根加强肋（转化为集中载荷） 88 第四讲翼面结构分析单块式盒段内力总结梁缘条，长桁弯矩梁腹板（由梁缘条和根部加强肋提供支反剪流） 剪力扭矩蒙皮翼根加强肋（转化为集中载荷） 89 第四讲翼面结构分析多腹板式正应力分布90 第四讲翼面结构分析剪力引起的剪流

15、扭矩引起的剪流91 第四讲翼面结构分析多腹板式盒段传力总结蒙皮（在蒙皮中引起轴力形成弯矩） 腹板（腹板上下边和端边引起剪流）剪力机身（通过梁缘条接头与机身的连接） 扭矩接头蒙皮翼根加强肋（转化为集中载荷） 92 第四讲翼面结构分析多腹板盒段内力总结蒙皮弯矩腹板（由蒙皮和根部加强肋提供支反剪流） 剪力扭矩蒙皮翼根加强肋（转化为集中载荷） 93 第四讲翼面结构分析94没有翼肋的多腹板式盒段 第四讲翼面结构分析翼肋传递集中力95 第四讲翼面结构分析肋腹板缘条比较强;与翼梁蒙皮的连接也比较强。 96 第四讲翼面结构分析等效需注意的问题能否用等效力分析内力？ 能否将加强肋等效为双支点梁？ P97 第四讲

16、翼面结构分析机翼与机身的连接 集中连接形式 中央翼连接形式98 第四讲翼面结构分析集中连接形式多用与梁式机翼 一固一铰 两固 多点连接 99 第四讲翼面结构分析单块式采用集中的特点100 第四讲翼面结构分析中央翼连接形式101 第四讲翼面结构分析 剪力前后梁腹板传到对接接头，传入机身 对称弯矩在中央翼壁板中平衡 对称扭矩由侧肋转换成集中剪力或者由角条传递给机身 反对称剪力不进入中央翼 反对称扭在中央翼中自平衡 反对称弯矩？ 102 第四讲翼面结构分析转化为剪力传递给机身103 第四讲翼面结构分析限制扭转104 第四讲翼面结构分析特殊边界之一：双梁式机翼，三点连接 双梁式机翼三点连接：指铰接(单耳)与固接(双耳)的三点连接物理概念：铰接接头不能传弯，该梁会转，但因为有盒段存在， 盒段不允许它转， 盒段限制它，给它提供支反力 传力：的距离内后梁弯矩盒段受扭离开机身侧边L前梁机身 105 第四讲翼面结构分析106 第四讲翼面结构分析后掠机翼结构107 第四讲翼面结构分析副翼反效108 第四讲翼