飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)-電子教學(xué)教案課件

1、飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)電子教學(xué)教案西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院航空結(jié)構(gòu)工程系第1頁，共40頁。第一章 緒論一、結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù) 結(jié)構(gòu)力學(xué)顧名思義就是研究結(jié)構(gòu)在外界因素作用下的力學(xué)行為及其組成規(guī)律。 因此，結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象是結(jié)構(gòu)，其定義為：結(jié)構(gòu)是由結(jié)構(gòu)元件或構(gòu)件(如桿、梁、板等)通過某些連接方式(如螺接、鉚接、焊接、膠接等)組合起來的可以承受載荷和傳遞載荷的受力系統(tǒng)。第2頁，共40頁。一、結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù) 結(jié)構(gòu)力學(xué)顧名思義就是研究結(jié)構(gòu)在外界因素作用下的力學(xué)行為及其組成規(guī)律。外界因素機(jī)械力溫度變化：溫度變化導(dǎo)致元件伸長或縮短。制造誤差：元件尺寸誤差、連接誤差。第一章 緒論 靜力動力靜力學(xué)動力學(xué)本課程主要研究結(jié)構(gòu)

2、在靜力作用下的力學(xué)行為。采用的是靜力學(xué)平衡原理。第3頁，共40頁。一、結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù) 結(jié)構(gòu)力學(xué)顧名思義就是研究結(jié)構(gòu)在外界因素作用下的力學(xué)行為及其組成規(guī)律。力學(xué)行為受力狀態(tài)變形狀態(tài)穩(wěn)定性第一章 緒論 研究結(jié)構(gòu)承受外界因素的能力，內(nèi)力分析或強(qiáng)度分析，目的是進(jìn)行強(qiáng)度校核。研究結(jié)構(gòu)在外界因素作用下抵抗變形的能力，變形分析或剛度分析，目的是進(jìn)行剛度校核。研究結(jié)構(gòu)局部失穩(wěn)或整體失穩(wěn)破壞，穩(wěn)定性分析。第4頁，共40頁。一、結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù) 結(jié)構(gòu)力學(xué)顧名思義就是研究結(jié)構(gòu)在外界因素作用下的力學(xué)行為及其組成規(guī)律。組成規(guī)律第一章 緒論 研究受力系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)元件之間的連接方式是否合理以及系統(tǒng)的組成規(guī)律，稱為結(jié)構(gòu)幾何組成分

3、析。受力系統(tǒng)是否具有承受和傳遞載荷的能力，取決于系統(tǒng)中元件之間的連接方式的合理性。第5頁，共40頁。一、結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)本課程的教學(xué)任務(wù)是：第一章 緒論 研究結(jié)構(gòu)的組成規(guī)律，以及在靜力載荷作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形的計算方法和步驟,以計算方法為主。第6頁，共40頁。第一章 緒論 (飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué))結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用：第7頁，共40頁。第一章 緒論 (土木與建筑結(jié)構(gòu)力學(xué))(橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué))(船舶結(jié)構(gòu)力學(xué))結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用：第8頁，共40頁。第一章 緒論 (水力學(xué))(土力學(xué)，沙漠力學(xué))非結(jié)構(gòu)力學(xué)類：(風(fēng)力學(xué))第9頁，共40頁。二、與其它相關(guān)課程的區(qū)別先修課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)、線性代數(shù)、 彈性力學(xué)等。第一章

4、緒論 研究質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系或剛體在外力作用下的平衡及運(yùn)動規(guī)律（靜力學(xué)、動力學(xué)）。理論力學(xué)研究結(jié)構(gòu)元件（簡單結(jié)構(gòu)）在外力作用下的內(nèi)力、變形和穩(wěn)定性計算，元件剖面的合理選擇，元件材料選擇，元件破壞理論等。材料力學(xué)研究由結(jié)構(gòu)元件組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)在外力作用下的內(nèi)力和變形計算。結(jié)構(gòu)力學(xué)第10頁，共40頁。二、與其它相關(guān)課程的區(qū)別第一章 緒論 (1)細(xì)長桿件，桿件的橫截面尺寸遠(yuǎn)小于桿件的縱向尺寸； (2)薄板，板的厚度遠(yuǎn)小于板的橫向和縱向尺寸。采用了平截面假設(shè)。材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)研究連續(xù)體在外力作用下的內(nèi)力和變形計算。引入的假設(shè)條件較少，結(jié)果更為精確，可認(rèn)為是理論解。彈性力學(xué)什么是平截面假設(shè)呢？第11頁，共40

5、頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 實際結(jié)構(gòu)計算模型合理簡化計算模型的簡化原則： 力求反映實際結(jié)構(gòu)的主要受力和變形特征； 力求便于結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為分析。第12頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 可以從以下5個方面進(jìn)行簡化：1. 外載荷的簡化（1）略去對結(jié)構(gòu)力學(xué)行為影響不大的外載荷，著重考慮起主 要作用的外載荷。（2）將作用面積很小的分布載荷等效地簡化為集中載荷。（3）將載荷梯度變化不大的分布載荷簡化為均布載荷。（4）將動力效應(yīng)不大的動力載荷簡化為靜力載荷。例如：將作用在飛機(jī)機(jī)翼表面上的氣動分布載荷，等效地簡化為作用在計算模型的各個結(jié)點(diǎn)上的集中載荷。第13頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力

6、學(xué)的計算模型第一章 緒論 2. 幾何形狀的簡化(1)用若干折線代替曲線，用若干平面代替曲面。(2)對錐度不大的物體，用無錐度體代替有錐度體。第14頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 3. 受力系統(tǒng)的簡化（1）略去系統(tǒng)中不受力或受力不大的元件。（2）對結(jié)構(gòu)元件的受力規(guī)律或受力類型作某 些假設(shè)，抽象為理想化的元件。第15頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 承受彎矩和剪力作用的平面梁，可以簡化為雙緣條薄壁梁。該模型中有兩類元件，一類是只承受軸力的桿，一類是只承受剪力的板，元件受力形式得到簡化。例如桿-板模型第16頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 4. 元件

7、連接關(guān)系的簡化（內(nèi)部連接） 按照結(jié)構(gòu)元件之間連接處的受力與構(gòu)造特點(diǎn)，將元件之間的連接關(guān)系簡化為： 不計摩擦的鉸接 、剛接 或 滑接第17頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 鉸接被連接的元件在鉸接點(diǎn)處，不能發(fā)生相對移動，但可以繞鉸接點(diǎn)發(fā)生自由轉(zhuǎn)動（夾角發(fā)生改變）。用符號 表示鉸接，也稱為鉸結(jié)點(diǎn)。因此，鉸接可以傳遞力，但不能傳遞力矩。鉸接的力學(xué)特征：第18頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 剛接被連接的元件在剛接點(diǎn)處，即不能發(fā)生相對移動，也不能繞剛接點(diǎn)發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。將剛性連接處涂黑來表示剛接，也稱為剛結(jié)點(diǎn)。因此，剛接即可以傳遞力，也可以傳遞力矩。夾角保持不變剛接的力學(xué)特

8、征：第19頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 組合結(jié)點(diǎn)在同一結(jié)點(diǎn)處，某些元件采用剛接，某些元件采用鉸接，形成組合結(jié)點(diǎn)。剛接鉸接組合結(jié)點(diǎn)具有鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)的力學(xué)特征，組合結(jié)點(diǎn)的力學(xué)特征：元件A、B采用剛接，元件C采用鉸接第20頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 5、支座的簡化（外部連接）支座：連接結(jié)構(gòu)于基礎(chǔ)或其它支承物的裝置。 可動鉸支座支座可分為 固定鉸支座 固定支座（或稱固持） 定向支座第21頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 可動鉸支座結(jié)構(gòu)具有繞鉸A的轉(zhuǎn)動及平行于基礎(chǔ)平面方向的平動，但在垂直于基礎(chǔ)平面方向上不能發(fā)生平動。相當(dāng)于限制了結(jié)構(gòu)的一個平動。

9、可動鉸支座的幾何特征：第22頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 固定鉸支座結(jié)構(gòu)具有繞鉸A的轉(zhuǎn)動，但沒有平行于基礎(chǔ)平面方向和垂直于基礎(chǔ)平面方向上的平動。平面固定鉸支座相當(dāng)于限制了結(jié)構(gòu)的兩個平動?？臻g固定鉸支座相當(dāng)于限制了結(jié)構(gòu)的三個平動。固定鉸支座的幾何特征：第23頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 固定支座（固持）結(jié)構(gòu)在固持端A處無平動和轉(zhuǎn)動。相當(dāng)于限制了結(jié)構(gòu)在A處的所有平動和所有轉(zhuǎn)動。固定支座的幾何特征：第24頁，共40頁。三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型第一章 緒論 定向支座結(jié)構(gòu)只發(fā)生平行于基礎(chǔ)平面一個方向的平動，無轉(zhuǎn)動。相當(dāng)于限制了結(jié)構(gòu)繞A的轉(zhuǎn)動和其它方向的平動。定向支座

10、的幾何特征：第25頁，共40頁。四、結(jié)構(gòu)的分類第一章 緒論 常見的結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型有5種。組成桁架的結(jié)構(gòu)元件是細(xì)長直桿，即桿的橫截面尺寸遠(yuǎn)小于其長度。各桿之間均采用無摩擦的鉸（鉸結(jié)點(diǎn)）相連。載荷只能作用在位于桿兩端的鉸結(jié)點(diǎn)上。1. 桁架第26頁，共40頁。四、結(jié)構(gòu)的分類第一章 緒論 組成剛架的結(jié)構(gòu)元件是細(xì)長直桿或曲桿。桿件之間采用剛性連接。外載荷可以作用在桿件的任何部位。2. 剛架第27頁，共40頁。四、結(jié)構(gòu)的分類第一章 緒論 3. 薄壁結(jié)構(gòu)組成薄壁的結(jié)構(gòu)元件是桿(直桿或曲桿)和板(直板或曲板) 。 機(jī)翼盒段計算模型 機(jī)身某段計算模型 第28頁，共40頁。四、結(jié)構(gòu)的分類第一章 緒論 4. 整

11、體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)通常是由機(jī)械銑切或化學(xué)腐蝕加工而成。先進(jìn)的機(jī)身整體加筋結(jié)構(gòu)(整體加筋板+整體框)常規(guī)組裝的機(jī)身結(jié)構(gòu)(蒙皮+筋條+組合框)第29頁，共40頁。第一章 緒論 四、結(jié)構(gòu)的分類4. 整體結(jié)構(gòu) 機(jī)身上部整體加筋板概念 常規(guī)加筋結(jié)構(gòu)與整體加筋結(jié)構(gòu)等效示意圖第30頁，共40頁。四、結(jié)構(gòu)的分類第一章 緒論 由上述各種結(jié)構(gòu)模式混合組成。5. 混合結(jié)構(gòu)飛機(jī)起落架簡化模型梁元件與桿元件混合第31頁，共40頁。五、結(jié)構(gòu)的外載荷、內(nèi)力和支座反力第一章 緒論 1. 外載荷作用在結(jié)構(gòu)上的已知的力，包括線力和力矩。線力集中力線分布力面分布力力矩集中力矩(力偶)線分布力矩面分布力矩第32頁，共40頁。五、結(jié)構(gòu)的外

12、力、內(nèi)力、支座反力第一章 緒論 2. 內(nèi)力指結(jié)構(gòu)元件上的力，用于維持元件的平衡和變形協(xié)調(diào)。不同的元件，有不同形式的元件力。(1)兩端帶鉸的直桿，也稱為二力桿。它是組成桁架的主要元件。只承受沿桿軸線的力，稱為桿軸力。桿軸線第33頁，共40頁。五、結(jié)構(gòu)的外力、內(nèi)力、支座反力第一章 緒論 2. 內(nèi)力(2) 梁：它是組成剛架的主要元件。在梁的任意一個橫截面上，均承受軸力、剪力、彎矩、扭矩。 xyz空間梁zy平面梁x第34頁，共40頁。五、結(jié)構(gòu)的外力、內(nèi)力、支座反力第一章 緒論 3. 支座反力(支反力)傳遞到支座上的力或支座對結(jié)構(gòu)的反力。支反力用于平衡結(jié)構(gòu)外載荷，維持結(jié)構(gòu)整體平衡?；顒鱼q支座平面固定鉸支

13、座空間固定鉸支座提供多少支反力？第35頁，共40頁。五、結(jié)構(gòu)的外力、內(nèi)力、支座反力第一章 緒論 3. 支座反力(支反力)平面固定支座平面定向支座空間固定支座提供多少支反力？第36頁，共40頁。六、基本關(guān)系和基本假設(shè)第一章 緒論 （1）平衡關(guān)系1. 基本關(guān)系作用在結(jié)構(gòu)上的力是平衡的，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的所有元件也是平衡的。（2）協(xié)調(diào)關(guān)系結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時，各個元件之間的變形是協(xié)調(diào)的。（3）物理關(guān)系元件的力和位移之間，滿足材料的物理性質(zhì)。結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理和計算方法均是基于這三種基本關(guān)系而建立的。第37頁，共40頁。六、基本關(guān)系和基本假設(shè)第一章 緒論 （1）小變形假設(shè)2. 基本假設(shè)結(jié)構(gòu)在外載荷作用下的變形與幾何尺

14、寸相比很小。建立力的平衡方程時，可以不考慮變形對結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系的影響。（2）線彈性假設(shè)結(jié)構(gòu)在載荷作用下會產(chǎn)生內(nèi)力和變形，當(dāng)載荷卸調(diào)后，內(nèi)力和變形也隨之消失，結(jié)構(gòu)恢復(fù)到原始狀態(tài)，無殘余變形(彈性體)。并且力與變形之間是線性關(guān)系，即符合虎克定律(線彈性體) 。第38頁，共40頁。本次作業(yè)簡述結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究內(nèi)容，并比較分析結(jié)構(gòu)力學(xué)與理論力學(xué)、材料力學(xué)的差異。每周五交本周作業(yè)。第39頁，共40頁。樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。7月-227月-22Friday, July 29, 2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。05:42:3605:42:3605:427/29/2022 5:42:36 A

15、M安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。7月-2205:42:3605:42Jul-2229-Jul-22加強(qiáng)交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。05:42:3605:42:3605:42Friday, July 29, 2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。7月-227月-2205:42:3605:42:36July 29, 2022踏實肯干，努力奮斗。2022年7月29日5:42 上午7月-227月-22追求至善憑技術(shù)開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。29 七月 20225:42:36 上午05:42:367月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。七月 225:42 上午7月-2205:42July 29, 2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/7/29 5:42: