《飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)電子教案第一章緒論.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)電子教案第一章緒論.ppt（38頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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)。,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),

2、本課程主要研究結(jié)構(gòu)在靜力作用下的力學(xué)行為。采用的是靜力學(xué)平衡原理。,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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

3、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。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),,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：,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),,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：,,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),,第一章 緒論,(水力學(xué)),(土力學(xué)，沙漠力學(xué)),非結(jié)構(gòu)力

4、學(xué)類：,,,(風(fēng)力學(xué)),,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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 緒論,研究質(zhì)點、質(zhì)點系或剛體在外力作用下的平衡及運動規(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),飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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

5、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？,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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

6、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)點上的集中載荷。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),三、結(jié)構(gòu)力學(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。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),圖(a)機(jī)身圓形框，可以簡化為由若干段直梁所組成的受力模型,圖(b)機(jī)翼，可以簡化為由若干個盒式結(jié)構(gòu)組成的受力模型,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。

7、 （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。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型,,第一章 緒論,4. 元件連接關(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，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,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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處，不

8、能發(fā)生相對移動，但可以繞鉸接點發(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。,,因此，鉸接可以傳遞力，但不能傳遞力矩。,,,鉸接的力學(xué)特征：,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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處，即不能發(fā)生相對移動，也不能繞剛接點發(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。,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)特征：,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),三、結(jié)構(gòu)力學(xué)的計算模型,,第一章 緒論,組合結(jié)點,在同一結(jié)點處，某些元件采用剛接，某些元件采用鉸接，形成組合結(jié)點。,剛接鉸接,組合結(jié)點具有鉸結(jié)點和剛

9、結(jié)點的力學(xué)特征，,組合結(jié)點的力學(xué)特征：,,元件A、B采用剛接，元件C采用鉸接,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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。,可動鉸支座的幾何特征：,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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

10、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。 空間固定鉸支座相當(dāng)于限制了結(jié)構(gòu)的三個平動。,固定鉸支座的幾何特征：,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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：,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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。,定向支座的幾何特征：,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),四、結(jié)構(gòu)的分類,,第一章 緒

11、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）相連。 載荷只能作用在位于桿兩端的鉸結(jié)點上。,1. 桁架,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),四、結(jié)構(gòu)的分類,,第一章 緒論,3. 薄壁結(jié)構(gòu),厚度比長度及寬度小得多的結(jié)構(gòu)，它是飛行器結(jié)構(gòu)中用得最多的一種形式。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) 。 在飛行器結(jié)構(gòu)中，薄壁結(jié)構(gòu)是指由構(gòu)件(梁、緣條、桁粱、桁

12、條、肋、隔框)及蒙皮所構(gòu)成的受力系統(tǒng)。,機(jī)翼盒段計算模型,機(jī)身某段計算模型,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),四、結(jié)構(gòu)的分類,,第一章 緒論,4. 整體結(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),飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),,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,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),五、結(jié)構(gòu)的外載荷、內(nèi)力和支

13、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,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),五、結(jié)構(gòu)的外力、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,,,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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

14、、扭矩。,,,,x,y,z,空間梁,,,z,y,平面梁,x,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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。,活動鉸支座,平面固定鉸支座,空間固定鉸支座提供多少支反力？,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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？,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),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) 。,飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ),