《飞行器结构力学》课件

《飞行器结构力学》本课程将深入探讨飞行器结构力学的基本原理和应用，涵盖结构设计、分析、优化和验证等方面课程概况课程目标课程内容授课方式掌握飞行器结构力学的基本理论和分析方涵盖受力分析、结构设计、强度分析、稳课堂讲授、案例分析、课程设计、实验等法，为后续的飞行器设计工作奠定坚实基定性分析、疲劳分析、优化设计等方面础飞行器结构设计的基本任务满足性能要求保证安全可靠飞行器结构需要满足飞行性能、结构设计要确保飞行安全，承受载荷能力、机动性能等要求飞行过程中的各种荷载轻量化设计经济性设计结构设计应尽可能轻量化，以提结构设计需考虑生产成本，降低高飞行效率造价飞行器结构荷载概述气动荷载1飞行过程中产生的气动压力和吸力惯性荷载2飞行器加速、减速、转弯等产生的惯性力地面荷载3起飞、着陆、滑行等地面活动产生的荷载受压构件设计强度计算1计算构件的屈服强度和极限强度稳定性计算2分析构件在受压状态下的失稳问题优化设计3选择合适的材料和结构形式，优化设计参数受拉构件设计强度计算1计算构件的屈服强度和极限强度疲劳强度计算2分析构件在反复受拉载荷下的疲劳损伤优化设计3选择合适的材料和截面形状，优化设计参数受弯构件设计12弯矩计算应力计算计算构件所承受的弯矩计算构件内部的弯曲应力3强度验算验证构件的强度是否满足要求受剪构件设计剪力计算剪应力计算计算构件所承受的剪力计算构件内部的剪应力强度验算验证构件的剪切强度是否满足要求复合荷载下构件的设计组合荷载叠加原理考虑多种荷载同时作用下的情况将多种荷载的影响叠加，计算构件的综合应力强度验算验证构件在复合荷载下的强度是否满足要求薄壁构件的稳定性分析失稳形式分析薄壁构件在受压状态下的不同失稳形式临界荷载计算导致构件失稳的临界荷载值稳定性设计采取措施提高构件的稳定性，防止失稳舵面和襟翼的结构设计舵面襟翼设计要点负责控制飞行器方向和姿态的部件用于改变机翼升力分布，提高飞行性能强度、刚度、气动效率、重量等机翼的受力分析与设计机身的受力分析与设计受力特点设计要求承受气动荷载、惯性荷载、地面荷载强度、刚度、气动外形、空间利用率尾翼的受力分析与设计水平尾翼1控制飞行器俯仰运动垂直尾翼2控制飞行器偏航运动设计要点3强度、刚度、气动效率、重量等起落架的结构设计强度设计1承受起飞、着陆时的冲击荷载稳定性设计2保证起落架的稳定性，防止侧翻减震设计3减轻冲击荷载对机体的损伤舱室结构的设计强度设计1承受机舱内部的压力差，保证安全隔音设计2降低机舱内的噪声，提高乘坐舒适度防火设计3提高机舱的防火性能，保障安全机体结构优化设计12轻量化设计强度优化采用轻质材料和先进结构形式提高结构的强度，减少材料浪费3刚度优化提高结构的刚度，保证飞行性能金属材料的力学特性屈服强度抗拉强度金属材料开始发生永久变形时的应力金属材料断裂时的应力弹性模量金属材料抵抗弹性形变的能力复合材料的力学特性高强度高刚度复合材料的强度通常比金属材料复合材料的刚度也较高，可以减更高轻重量耐腐蚀复合材料耐腐蚀性强，在恶劣环境中具有优势结构强度验算方法有限元分析将结构离散成有限个单元，进行数值计算应力集中分析分析结构中应力集中区域的强度疲劳强度分析分析结构在反复荷载下的疲劳寿命结构疲劳寿命预测曲线疲劳寿命预测损伤累积理论S-N根据材料的疲劳特性绘制S-N曲线利用S-N曲线预测结构的疲劳寿命考虑疲劳损伤的累积效应结构振动分析振动频率分析1确定结构的固有频率振动响应分析2分析结构在振动激励下的响应振动控制3采取措施抑制结构的振动结构整体强度分析静强度分析动强度分析分析结构在静态荷载下的强度和刚度分析结构在动态荷载下的强度和刚度结构静强度分析荷载分析1确定结构所承受的静态荷载强度计算2计算结构内部的应力和变形强度验算3验证结构的强度是否满足要求结构动强度分析荷载谱分析1确定结构所承受的动态荷载模态分析2确定结构的振动模态动态响应分析3分析结构在动态荷载下的响应结构承载能力分析123结构极限荷载安全系数承载能力评估计算结构所能承受的最大荷载确定结构的安全性裕量评估结构的实际承载能力结构损伤容限设计损伤检测损伤扩展及时发现结构中的损伤分析损伤的扩展规律剩余强度评估损伤后结构的剩余强度结构耐热设计高温环境耐热材料考虑高温环境对结构的影响采用耐热材料，保证结构在高温环境下的性能冷却系统设计冷却系统，降低结构温度结构环境适应性设计大气环境考虑气压、温度、湿度等环境因素地面环境考虑地面荷载、气候条件等因素适应性设计设计满足不同环境条件的结构结构可靠性设计可靠性指标可靠性分析可靠性优化定义结构的可靠性指标分析结构的可靠性水平优化结构设计，提高可靠性水平设计案例分析典型案例设计思路经验总结分析实际飞行器结构设计的案例介绍案例的设计过程和关键技术总结案例的设计经验和教训。