飛行器結構力學期中復習提綱

1、飛行器結構力學期中復習提綱2014一、緒論1、了解飛機結構和材料的演變過程2、了解飛機結構的力學分析方法是怎樣隨著工程需求而發(fā)展的3、了解其它飛行器和飛機相比在力學分析上的特點4、掌握飛行器研制的基本過程5、掌握飛行器結構設計的基本思想（靜強度和剛度、疲勞安全、損傷容限、耐 久性或經(jīng)濟壽命設計）二、薄壁元件的力學分析（一）、典型飛行器結構的受力特征.會正確使用過載系數(shù). 了解飛機和火箭的各種典型部件的受力特征（二）、薄壁構件的基本特點與假定.熟練掌握梁、板和殼的坐標系的規(guī)定.熟練掌握梁、板和殼中各種廣義內力素的定義以及正方向的規(guī)定.熟練掌握梁、薄板和薄殼理論的基本假定. 了解梁、桿、拱、板和殼

2、的承力特點（三）、普通桿件（直桿，但可以是緩慢變截面的）的分析1.能計算桿件所受到的軸力、彎矩、剪力和扭矩（1）軸力dTxdxqx2.(2)彎矩和剪力dQz %TdMyy =Qzdx(3)扭矩dMxdxmx(x) =0dQyITidMzdx=-Qy注意符號能求解桿件拉壓、彎曲和自由扭轉時的應力和位移拉壓duo(x)xTx(x)dxxE EA(x)彎曲中性軸一定是形心慣性主軸，并注意公式符號u(x,z) - Uy(x)z Uydw adxd=Ez- = -Ezdxdx2My(x) 二 zIy(x)u(x,y) =自由扭轉I.圓軸(x)ydvdxdzd2vM z(x)八一-Eydx=Eydx2 -

3、yIz(x)熟悉桿件自由扭轉的基本假定會計算實心和空心圓管的J ；=二R4 - R4 /2 2;Rh3:=Mx/GJ：(-(x)dx 二M x , -dxII.開口薄壁桿件自由扭轉剪應力沿截面厚度線性分布(n)八 Mxxs = GnhnDpC 1 N ，3Dp Gnlnhn3nJM ct =DIII.閉口薄壁桿件自由扭轉剪應力沿截面厚度均勻分布sx =Mx/2Ash(s) =qs/h(s) Mx =2q$Aus =rsax(或 uy=-axzuz=axy)剪應力環(huán)量定理： sxds = 2: As s G1qs , M x ds M x , * , dsd s 2I d = 4 As /，2A

4、s shGh4GAs sh h GIdsh h會利用剪應力環(huán)量定理和剪流的平衡條件qs1 = qs2 + qsa求多閉室薄壁桿件的自由扭轉問題3.會求梁的剪應力和剪力中心(1)梁的剪應力一般計算方法xyQz Sy(z)Iy by(z)Sy(z)三 zdAA(z)Qy Sz(y)Iz bz(y)Sz(y)三二 ydAA(y)假設彎曲剪應力沿截面均勻分布時才成立，這意味著上面的公式對薄梁才是比較準確的(2)剪力中心的一般性質I.剪力中心是梁截面剪力的合力所通過的點，因此對于對稱截面，剪力中心一定在對稱面上；對于角形截面，剪力中心一定在角點上。.剪力中心(yc,zc )的一般計算萬法為:QzYo =

5、 , y xzdAAZCyQ.剪力中心是梁截面的幾何性質，和外載荷無關。.當外加橫剪力通過剪力中心時，梁只發(fā)生平面彎曲，所以剪力中心 又被稱為彎曲中心。(3)開口薄壁桿件的剪應力和剪力中心I.剪流和剪應力為qsssSy = zhds Sz = yhds00計算靜面矩時，s的起點為開口截面。當截面由 多段組成時，注意靜面矩的計算方法。彎曲產(chǎn)生的剪應力沿截面是均勻分布的aII.如果對形心取矩有：Qzyc -Qyzc = Pqsds ,其中(yc,zc )為形心坐標 0系中剪力中心的坐標。由于剪力中心和外載荷無關，因此一般只需要分別加Qz和Qy以求出yc和zc。另外如果截面有對稱面，則也只需要求剪力

6、中心的一個非零坐標。III.如果計算方便也可以不對形心取矩，這時求出的(yc,zc)則是相對于轉動中心的坐標。(4)閉口薄壁桿件的剪應力和剪力中心SzQySyQz【Iz Iy jI.沿任意一個截面斷開，把該處作為 s的起點。設該截面處的未知剪流為q ,則總剪流為qs= + q,其中。=-II.當截面有對稱面，且橫剪力作用在對稱面內時(總可以保證)，可以把對稱面處作為s的起點，這時qo =0。否則用剪應力環(huán)流定理求qo ：1qs .1 qo q .=：dsds = 0 =2As S Gh2As S GhP Shs Shn：q/Gh dsShqo = 11/Gh dsSh注意多閉室情況下的計算Sn

7、III.由 Qzyc -QyZc = J Pqsds計算剪力中心(ye,% )。04.復合截面或具有加強筋的薄壁桿件問題的計算(1)會計算模量加權中心N En 一音ydA =n T % E1YnAnN En1 N En-nZdA = -皆 ZnAn n=1A E1A n 3 E1nE NA 三 EdAQAE1EnE1(2)會計算模量加權慣性矩.NE一。N E一 oIyy =Z 2dAe 言 Z 2dAn =1 a E1nd E1 annN 匚N 二Izz 八.A y 2dAC 言 y 2dA n=1 An E1n=1 E1Al般將參考坐標系就取在模量加權中心上，這時有:2z- A En- UJ

8、-Ad2zEn- UJ入N:-A d 2y, AnEn一 u1 N T n-A d2yEn-日! An nl-且有模量加權的平行移軸公式：NNIyJ= Enm 十憶？冬】Ij= 邑lznz +(yn)2A】oJ o匚 o on 3 匚1nd Ei(3)會計算模量加權靜面矩Sy 三 pEzhds 十 0 Eii言AlE1=S E 一 Ei .Sz yhds-Aiyi0 E1i E1(4)對加筋薄壁桿件，每通過一個加強筋，模量加權靜面矩會發(fā)生突變，從Q、,S, Q,S,而蒙皮中的剪流也會發(fā)生突變：qsuQfQi+q。由此可以計算II1 zz1 yy加筋薄壁桿件的剪力中心。(5)計算自由扭轉剛度時可

9、以認為加強筋幾乎不抗剪，從而忽略其影響(四)、薄壁桿件理論1.開口薄壁桿件的約束扭轉(1)明確其基本假定(2)明確約束扭轉的物理意義(自由扭轉的翹曲變形受到約束，從而產(chǎn)生自 平衡的約束扭轉正應力，它會提高桿件的扭轉剛度)。知道桿件的真實狀態(tài)是由自由扭轉和約束扭轉疊加而得。圣維南原理在此不適用。(3)明確翹曲位移和約束扭轉正應力是按主扇性面積分布的SuX = -) = E , = ux (s)三 rSds0知道主扇性極點和主扇性零點的性質(由自平衡的約束扭轉正應力決 定)，并會計算它們的坐標 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document Sh yhds=0z

10、hds = 000Sh zhds_0yc = yc -aa .1 y,、,、 s .1sh ; .(s)= 步 (s) - 0 = rsdshdssA。air- hds = 00Sh yhdszc =4 -b b =-0剪力中心、彎曲中心和主扇性極點是重合的會計算主扇性靜面矩和主扇性慣性矩（包括模量加權情況）sS,三 hds0與I 三- 2hds0(6)(8). .EssEiShds AiiCO匚J匚E1 0i E1Sh 2 K E；ic hds ” A Ei 0i4 EiEs知道雙力矩的概念和一些基本的關系式（和梁彎曲很相似）二X）二-E；狀-EiShB.=二)hds 二-EI .二qS)=

11、h 3 =E S = ExS二PF.1 coM ()()JMSxs hI so約束扭轉的平衡方程B，2B-mx約束扭轉的邊界條件I.II.0sh=qS)rsds=-E I.,0二里dx給定廣義位移的邊界條件Su-固定端:翹曲位移為零：=巳=0,給定廣義力的邊界條件Sf -懸空端:一 EI. 一 EI.”:2(1 v)(二 2 -6) R2不能扭轉：巳=。約束扭轉正應力為零：B,-EI.父二0給定扭矩:.混合邊界條件-約束軸向位移:Su :翹曲位移為零：7=久=0,Sf :給定扭矩：Mx=Dp8；+EI產(chǎn).混合邊界條件-約束轉動：Sf :約束扭轉正應力為零：Bf=-EIf： = 0Su :不能扭

12、轉：久=0（五）、薄板彎曲理論.明確小撓度薄板彎曲的幾何特征、受力特征、變形特征和基本假定.會用撓度計算基本的量(包括軸對稱情況的) TOC o 1-5 h z fc2w$wMx=-D2 +v2 =一D(+vKy)為)2WN2WNMy=-D2 +v2 =D(%+y3班)D Eh3一 12(1-、2)-2f二 w _Mxy =-D(li)=-D(li) xy二 x y八22 2Qx =-D C w)軸對稱時:Mr二-Dd2w x dw -r+v 、dr rdr ,M - -D/ .2dw , d w+vr】rdrdrMy = 0-2-. r r：rL2w)Q二 03.熟練掌握其平衡方程Q fQy

13、一x，p(x,y) =0.x；yQTx 二 Myx:yC fMxy fMy Qy = -y y ；x2yMx .jMyx W242x :x y : yp(x, y) = 01.2.無矩（薄膜）理論 TOC o 1-5 h z 444二 w w 二 w p(x,y)4- 2 2 24二x4：x，y2：y4D,43,2d w 2d w d w dw p(r)-2 , 2二-dr rdr r dr r dr D.會寫出直角坐標系和圓柱坐標系下的各種邊界條件（注意角點）.會求解軸對稱圓板（環(huán)板）的各種問題. 了解矩形板的Levy解法（六）、旋轉薄殼理論明確小撓度薄殼理論的幾何特征、受力特征、變形特征和基本假定（1）會求解軸對稱狀態(tài)下球殼、柱殼和錐殼的無矩問題（不用背幾何方程）滿足z向的平衡方程和法向的平衡方程（1Ri+16)R2（2）會求解圓柱殼的無矩問題3.圓柱殼軸對稱情況的有矩理論（1）明確哪些量是非零的（2）解是由薄膜解和齊次解疊加得到T2 =T2T2M1 =1MlM2 - M2 -v M1Qi =QiT1 i2zM1- 二 -1.3hh二工.12h hh3.4 一(3