《飞行器结构力学》期中复习提纲

1、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会正确使用过载系数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熟练掌握梁、板和壳的坐标系的规定熟练掌握梁、板和壳中各种广义内力素的定义以及正方向的规定熟练掌握梁、薄板和薄壳理论的基本假定了解梁、杆、拱、板和壳的承力特点（三）、

2、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dTx+q0dxx(2)弯矩和剪力dxzdxdMdMyQdxzdxdQdQyT=-QT=-q除注意符号(3)扭矩x+m(x)=0dxx2.能求解杆件拉压、弯曲和自由扭转时的应力和位移(1)拉压du(x)二oxdx_T(x)XXxEEA(x)弯曲除中性轴一定是形心惯性主轴，并注意公式符号u(x,z)0(x)zyd0d2wM(x)aEzyEzzxdxdx2I(x)ydwdxu(x,y)-e(x)y0-zzdxCx-Eydxzd2vM(x)Eyyzdx2I(x)z自由扭转除熟悉杆件自由扭转的基本假定I.

3、圆轴T0 xMr/Jxp会计算实心和空心圆管的J-兀RJ/2沁2兀Rh3poiaM/GJxp0MxGJdxII.开口薄壁杆件除自由扭转剪应力沿截面厚度线性分布T(n)=GxhD=丄丈Glh3xsnDnp3nnnpn=1Ma=xDpIII.闭口薄壁杆件除自由扭转剪应力沿截面厚度均匀分布T=M/2Ah(s)=q/h(s)M=2qAsxxssxssu=raxss(或u=-axzu=axy)yzT剪应力环量定理：fsxds=2aAGsSfGhds=怎ft=ShsShMxGIdI=4A2/fdsdhSh会利用剪应力环量定理和剪流的平衡条件q=q+q求多闭室薄s1s2sa壁杆件的自由扭转问题会求梁的剪应力

4、和剪力中心梁的剪应力一般计算方法QS(z)t=zyxzIb(z)yyQS(y)T=xyIb(y)zzS(z)三ffzdAyA(z)S(y)三ffydAzA(y)除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(y,z)的一般计算方法为:CCQy=jyedA_Qz=_jztdAzCxzyCxyAAIII.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又被称为弯曲中心。梁只发生平面弯曲，所以

5、剪力中心开口薄壁杆件的剪应力和剪力中心I.剪流和剪应力为ssx(sQSQIIzIy丿S=jzhdsy0S=jyhdsz0除计算静面矩时，s的起点为开口截面。当截面由II.III.多段组成时，注意静面矩的计算方法。除弯曲产生的剪应力沿截面是均匀分布的。如果对形心取矩有：Qy_Qz=jhpqds，其中(y,z)为形心坐标zCyCsCC0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Q和Q以求出y和z。另外如果截面有对称面，则也只zyCC需要求剪力中心的一个非零坐标。如果计算方便也可以不对形心取矩，这时求出的(y,z)则是相对于CC转动中心的坐标。闭口薄壁杆件的剪应力和剪力中心沿

6、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q，则总剪流为q=+q，其中=_0s0(SQSQ11丿zy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q二0。否则用剪应力环流定理求q:00八丄J2ds二丄J口ds二02AGh2AGhsSsShhq0f(/Gh)ds=SfJ1Gh)dsSh注意多闭室情况下的计算III.由Qy-Qz=Jhpqds计算剪力中心(yzCyCs0C,z)。C4.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y，*三丄迓JEnydA=丄Y=yyAA*EA*Ennn=1A1n=11nz，*三丄迓JEn

7、z，dA=迓三Z，AA*EA*Ennn=1A1n=11n三JdAEA1En=11(2)会计算模量加权惯性矩*三迓JEQdA=YEJSdAyyEEn=1A1n=11Ann*三迓JE(ydA=迓2J(y，dAz!z!EEn=1A1n=11Ann一般将参考坐标系就取在模量加权中心上，这时有： HYPERLINK l bookmark64 *三迓JEnZ2dA=YEJz2dAyyEEn=1A1n=11Ann HYPERLINK l bookmark56 *三迓JEy2dA=迓EnJy2dAzzEEn=1A1n=11Ann且有模量加权的平行移轴公式：丁yeI*=nyyEn=11(n)+Q)2Ayoyon

8、nI*=艺Enl(n)+(y)2AzzEzznnoon=11会计算模量加权静面矩0Jzhds+E01ye人AzEiii1u()二一oxQ(O)二/Oxo(s)三Jrdss0(4)知道主扇性极点和主扇性零点的性质定)，并会计算它们的坐标由自平衡的约束扭转正应力决Joyhds=00&zhds=0yc二山一aJhozhdsa=一-oz二z，bCCJhoyhdsb=-0S=Jyhds+yhAyzEEii01i1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：q二-竺-竺+q。由此可以计算sI*I*0zzyy加筋薄壁杆件的剪力中心。计算自由扭转刚度时可以认为加强

9、筋几乎不抗剪，从而忽略其影响。、薄壁杆件理论开口薄壁杆件的约束扭转(1)明确其基本假定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。明确翘曲位移和约束扭转正应力是按主扇性面积分布的o(s)=o，(s)-o剪力中心、弯曲中心和主扇性极点是重合的三Jo2hds（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）S三Johdsoiii=1TOC o 1-5 h zEsE HYPERLINK l bookmark96 S*=sJohds+AooEE10i1 HY

10、PERLINK l bookmark100 I*=sJo2hds+迟一Ao2oEEii10i=11(6)c(o)=E/o=E0ox知道双力矩的概念和一些基本的关系式（和梁弯曲很相似）B=i%(o)ohds=EI/=EI0.oxoox1xossq(o)=hT(o)=EgS=E0Sxs0ShM(o)=Jq(o)rds=E/IxssoBC(o)=oOm(o)=dBoxdx=-EI八EI0oxM(o)T(o)=xSxshIoo(7)约束扭转的平衡方程X=2(1+v)(兀26)R2BX2B=moox0IV九20=_mx-EIo(8)约束扭转的边界条件I.给定广义位移的边界条件S-固定端:U翘曲位移为零：

11、咒=0=0,不能扭转：0=0给定扭矩：M=D0+EI0II.给定广义力的边界条件SF-悬空端约束扭转正应力为零：B=EI0=0oxo混合边界条件约束轴向位移：s:翘曲位移为零：%=ef=0,uxSF:给定扭矩：M二De+EI8FxpxWx混合边界条件约束转动：SF:约束扭转正应力为零：B二-EI0=0FWWxSu:不能扭转：0 x二0（五）、薄板弯曲理论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会用挠度计算基本的量（包括轴对称情况的）：M=Dxd2wd2w+V.dx2dy2丿-D(K+VK)xyM二Dyd2wd2w+V.dy2dx2丿D(K+VK)yd2wM=D(1V)=D(1

12、V)kxydxdyxyD=皿12(1V2)Q=D(V2w)xdxQ=D(V2w)ydy轴对称时：d2wdwM=Ddwd2w+V+V(dr2rdrJ0(rdrdr2JM二DrM0=0d2dV2=+dr2rdrdQ=D(V2w)rdr熟练掌握其平衡方程dQQQx+ydxdy+p(x,y)=03MQMQ=尸+yxxQxQyQMQMQ=xy+yyQxQyQ2MQ2MQ2Mx+2产+a+p(x,y)二0Qx2QxQyQy2Q4wQ4wQ4wp(x,y)+2+=Qx4Qx2Qy2Qy4D业+2d3W一业+少=四dr4rdr3r2dr2r3drD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)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、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(+=p)RRn12(2)会求解圆柱壳的无矩问题圆柱壳轴对称情况的有矩理论明确哪些量是非零的解是由薄膜解和齐次解叠加得到w=w+w*11T=T*+T222Q=Q11T*12zMb=+i1hh3M二M11T*T12zM