飛行器結構力學

結構設計是飛行器研發流程中的重要環節，其目標是在滿足安全性、可靠性和經濟性的前提下設計出最輕的結構方案，為達到這個目標，需要進行飛行器結構部件的傳載設計、應力分析、失效判斷等工作。《飛行器結構力學》是傳授和培養從事這些工作所需知識與能力的課程，是飛行器設計專業的基礎課。

這門課的內容可分為三個部分：第一部分為飛行器結構分析的基礎知識，包括結構設計準則，結構的組成和飛行載荷；第二部分是本課程的重點部分，為薄壁結構的分析方法，包括薄壁梁的彎曲、剪切和扭轉問題，薄壁結構的簡化及幾何組成分析，簡化後薄壁梁的分析方法，以及簡化後的杆板薄壁結構分析方法；第三部分為薄壁結構分析中的進階問題，包括薄板的彎曲和薄壁結構的穩定性，這部分可以作為選修內容。

以上三部分共分為12章，每章有若干個知識點，每個知識點的視頻長度在10分鐘左右，與線下課程配合使用時，每節線下課包含1-2個知識點。

該課程的核心目標是使學生具備飛行器結構建模與計算的基本能力。學生通過本課程的學習，可瞭解飛行器結構設計的過程和要求，認識結構受力原理，掌握其模型簡化與計算的基本方法，能夠完成初步的結構設計、結構應力分析與穩定性判斷。

該課程在內容上除了包含結構分析方法外，還用一定的篇幅講解飛行器結構組成原理和設計要求，使學生對飛行器結構設計有概括性的瞭解，課程的考核中也包含了結構的初步設計，所以這是一門兼顧結構設計的課程。

薄壁結構的分析是飛行器結構中的重點問題，而該課用一定篇幅，基於彈性力學公式闡明連續薄壁結構的承載、傳載和變形特點，尤其是空間變形的形態，這對理解工程中的限制扭轉、開口補強等問題很有幫助；然後，再由連續系統過渡到簡化的杆板薄壁結構，這樣做對後者的力學原理有一個鋪墊，從而更易於理解後者力學行為的實質。 ^[1] 

第一章 飛機結構設計準則

1.3 氣動彈性，剛度準則

1.4 安全壽命、損傷容限與耐久性設計

1.1 結構力學主要任務與飛機結構設計簡介

1.2 總則和靜強度設計準則

作業

單元測驗

第二章 飛機結構組成

2.1 飛機的外載荷

2.2 飛機構件與功能

第二章單元作業

第二章測驗

第三章 飛行載荷的計算

3.1 載荷係數與飛行載荷包線

3.2 對稱機動飛行載荷的計算

3.3 陣風載荷的計算

第三章單元測驗

第三章作業

第四章 薄壁梁的彎曲

4.1 彈性力學基本公式

4.2 薄壁梁的對稱彎曲

4.3 梁的非對稱彎曲

4.4 梁結構中橫向分佈載荷、剪力和彎矩的關係

4.5 梁的彎曲變形

4.6 梁截面屬性的計算

第四章單元測驗

第四章作業

第五章 薄壁梁的剪切

5.1 開剖面和單閉剖面薄壁梁中的一般應力、應變和位移關係

5.2 開剖面梁剪流的計算

5.3 閉合剖面梁剪流的計算

5.4 受剪切閉合剖面梁的扭轉和翹曲位移計算

5.5 薄壁梁剪心的確定

第五章作業

第五章單元測驗

第六章 薄壁梁的扭轉

6.1 閉合剖面梁扭轉剪流的計算

6.2. 閉合剖面梁扭轉和翹曲位移的計算

6.3 開剖面薄壁梁的扭轉

第六章作業

第六章單元測驗

第七章 薄壁梁的簡化及分析

7.1 杆板薄壁結構的簡化

7.2 受剪板的平衡分析

7.3 簡化後薄壁梁模型的彎曲和扭轉

7.4 簡化後開剖面薄壁梁的剪切

7.5 簡化後閉合剖面薄壁梁模型剪切

第七章單元測驗

第八章 結構幾何組成分析

8.1 幾何不變性基本原理

8.2 幾何組成分析的基本規則

8.3 杆板薄壁結構幾何組成規則

第八章單元測驗

第九章 杆板薄壁結構分析方法

9.1 平面杆板薄壁結構內力

9.2 廣義力和廣義位移

9.3 靜定杆板薄壁結構位移的計算

9.4 靜不定杆板薄壁結構的內力計算

9.5 對稱系統的簡化計算

第九章單元測試

第十章 飛機結構分析

10.1 機身結構分析

10.2 錐型翼梁的分析

10.3 多閉室機翼結構的扭轉和剪切

10.4 開口翼盒的分析

第十章單元測試

第十一章 薄板的彎曲

11.1 薄板的純彎曲

11.2 同時承受彎曲與扭轉的薄板

11.3 承受橫向分佈載荷的薄板

11.4 四邊簡支矩形板的Navier解

11.5 面內載荷作用下薄板的微分方程

第11章單元測驗

第十二章 薄壁結構的穩定性

12.1 柱的歐拉屈曲

12.2 初始缺陷對受壓柱的影響

12.3 薄板的屈曲

12.4 加筋壁板的失穩

12.5 張力場梁

第12章單元測驗 ^[1]