结构设计是飞行器研发流程中的重要环节,其目标是在满足安全性、可靠性和经济性的前提下设计出最轻的结构方案,为达到这个目标,需要进行飞行器结构部件的传载设计、应力分析、失效判断等工作。《飞行器结构力学》是传授和培养从事这些工作所需知识与能力的课程,是飞行器设计专业的基础课。
这门课的内容可分为三个部分:第一部分为飞行器结构分析的基础知识,包括结构设计准则,结构的组成和飞行载荷;第二部分是本课程的重点部分,为薄壁结构的分析方法,包括薄壁梁的弯曲、剪切和扭转问题,薄壁结构的简化及几何组成分析,简化后薄壁梁的分析方法,以及简化后的杆板薄壁结构分析方法;第三部分为薄壁结构分析中的进阶问题,包括薄板的弯曲和薄壁结构的稳定性,这部分可以作为选修内容。
以上三部分共分为12章,每章有若干个知识点,每个知识点的视频长度在10分钟左右,与线下课程配合使用时,每节线下课包含1-2个知识点。
本课程的核心目标是使学生具备飞行器结构建模与计算的基本能力。学生通过本课程的学习,可了解飞行器结构设计的过程和要求,认识结构受力原理,掌握其模型简化与计算的基本方法,能够完成初步的结构设计、结构应力分析与稳定性判断。
本课程在内容上除了包含结构分析方法外,还用一定的篇幅讲解飞行器结构组成原理和设计要求,使学生对飞行器结构设计有概括性的了解,课程的考核中也包含了结构的初步设计,所以这是一门兼顾结构设计的课程。
薄壁结构的分析是飞行器结构中的重点问题,而本课用一定篇幅,基于弹性力学公式阐明连续薄壁结构的承载、传载和变形特点,尤其是空间变形的形态,这对理解工程中的限制扭转、开口补强等问题很有帮助;然后,再由连续系统过渡到简化的杆板薄壁结构,这样做对后者的力学原理有一个铺垫,从而更易于理解后者力学行为的实质。
第一章 飞机结构设计准则
1.1 结构力学主要任务与飞机结构设计简介
1.2 总则和静强度设计准则
1.3 气动弹性,刚度准则
1.4 安全寿命、损伤容限与耐久性设计
单元测验
作业
第二章 飞机结构组成
2.1 飞机的外载荷
2.2 飞机构件与功能
第二章单元作业
第二章测验
第三章 飞行载荷的计算
3.1 载荷系数与飞行载荷包线
3.2 对称机动飞行载荷的计算
3.3 阵风载荷的计算
第三章单元测验
第三章作业
第四章 薄壁梁的弯曲
4.1 弹性力学基本公式
4.2 薄壁梁的对称弯曲
4.3 梁的非对称弯曲
4.4 梁结构中横向分布载荷、剪力和弯矩的关系
4.5 梁的弯曲变形
4.6 梁截面属性的计算
第四章单元测验
第四章作业
第五章 薄壁梁的剪切
5.1 开剖面和单闭剖面薄壁梁中的一般应力、应变和位移关系
5.2 开剖面梁剪流的计算
5.3 闭合剖面梁剪流的计算
5.4 受剪切闭合剖面梁的扭转和翘曲位移计算
5.5 薄壁梁剪心的确定
第五章单元测验
第五章作业
第六章 薄壁梁的扭转
6.1 闭合剖面梁扭转剪流的计算
6.2. 闭合剖面梁扭转和翘曲位移的计算
6.3 开剖面薄壁梁的扭转
第六章单元测验
第六章作业
第七章 薄壁梁的简化及分析
7.1 杆板薄壁结构的简化
7.2 受剪板的平衡分析
7.3 简化后薄壁梁模型的弯曲和扭转
7.4 简化后开剖面薄壁梁的剪切
7.5 简化后闭合剖面薄壁梁模型剪切
第七章单元测验
第八章 结构几何组成分析
8.1 几何不变性基本原理
8.2 几何组成分析的基本规则
8.3 杆板薄壁结构几何组成规则
第八章单元测验
第九章 杆板薄壁结构分析方法
9.1 平面杆板薄壁结构内力
9.2 广义力和广义位移
9.3 静定杆板薄壁结构位移的计算
9.4 静不定杆板薄壁结构的内力计算
9.5 对称系统的简化计算
第九章单元测试
第十章 飞机结构分析
10.1 机身结构分析
10.2 锥型翼梁的分析
10.3 多闭室机翼结构的扭转和剪切
10.4 开口翼盒的分析
第十章单元测试
第十一章 薄板的弯曲
11.1 薄板的纯弯曲
11.2 同时承受弯曲与扭转的薄板
11.3 承受横向分布载荷的薄板
11.4 四边简支矩形板的Navier解
11.5 面内载荷作用下薄板的微分方程
第11章单元测验
第十二章 薄壁结构的稳定性
12.1 柱的欧拉屈曲
12.2 初始缺陷对受压柱的影响
12.3 薄板的屈曲
12.4 加筋壁板的失稳
12.5 张力场梁
12.6 型材的压损
12.7 型材弯曲失稳和局部失稳的混合失稳形式
第12章单元测验

