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航天器結構力學
鎖定
- 中文名
- 航天器結構力學
- 外文名
- Spacecraft structural mechanics
- 領 域
- 力學
- 研究對象
- 航天器結構
航天器結構力學簡介
航天器結構力學主要研究航天器結構受力和傳力的規律，以及如何進行結構的優化。
評定結構的優劣，從力學角度看，主要是結構的強度和剛度。工程結構設計既要保證結構有足夠的強度，又要保證它有足夠的剛度。強度不夠，結構容易破壞；剛度不夠，結構容易皺損，或出現較大的振動，或產生較大的變形。皺損能夠導致結構的變形破壞，振動能夠縮短結構的使用壽命，皺損、振動、變形都會影響結構的使用性能，例如，降低機牀的加工精度或減低控制系統的效率等。
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航天器結構力學航天器結構的分析
航天器結構力學航天器結構特點
航天器結構具有下列特點：
- 重量輕：航天器要求把有效負載送入指定軌道，結構重量輕可以減少燃料消耗量，提高有效負載比重。因此航天器結構在構型和選材等方面都必須精心考慮。
- 受載大：由於航天器飛行速度和加速度都很高，因而氣動載荷、發動機推力及過載都很大。在結構分析中必須考慮這一特點。
- 工作條件惡劣：航天器結構在整個工作過程中，遇到氣動加熱、發動機傳熱和高温蠕變等，由於氣動力、質量力和彈性恢復力等聯合作用下產生髮散、操縱反效和顫振等氣動彈性問題，或者受到各種衝擊力或振源的影響產生衝擊、振動等動載荷問題。
航天器結構力學航天器結構分析任務
從本質上講，航天器結構力學分析的基本任務是決定結構在靜力和動力作用下，受確定載荷、温度和約束條件作用下的應力和位移分佈。然而，由於航天器的特點，為保證整體性和效率，已將航天器結構分析的領域作了很大的擴展和延伸，歸納起來有以下幾方面
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- 強度分析。計算應力分佈、最大應力和強度儲備。
- 剛度分析。計算位移分佈及零部件的剛度特性。
- 結構穩定性分析和後屈曲分析。
- 結構彈塑性分析。
- 熱彈性和熱彈塑性分析。
- 材料的蠕變問題。
- 氣動彈性問題，抖振、發散和臨界顫振速度。
- 動力響應問題。
- 接觸問題和應力集中現象。
- 疲勞裂紋的形成和發展，斷裂問題和確定壽命。
- 結構設計的優化。
上述諸領域中，絕大多數都屬於非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性，以及接觸邊界的非線性等，用傳統的經典力學及其解法不可能得到解答，只有在高速電子計算機和相應的各類程序語言迅猛發展的今天，再配以線性和非線性有限元算法，上述各類問題都可得到完善解決。
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航天器結構力學結構力學分析方法
航天器結構力學的分析方法歸納起來可以分為兩大類，即解析法和數值法。經典解析法從研究連續體中，微元體受力平衡出發，推得描述彈性體性質的偏微分方程，再根據相應的力或位移邊界條件，求得閉合形式的解析解。但對於大多數航天器實際問題，由於物體幾何形狀不規則，以及材料的非線性和不均勻性等原因，不僅在使用中受到很大限制，而且難以得到滿意的解答。特別是涉及複雜結構和材料與幾何非線性分析問題時，一般不能採用解析方法求解。
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