飞机结构强度绪论

《飞机结构强度绪论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、飞机结构强度绪论1、飞机结构设计思想的演变2、发展趋势1、飞机结构设计思想的演变广义结构强度包括强度、刚度、稳定性、耐久性、损伤容限、完整性、可靠性和耐环境能力等。飞行器结构强度分析所指的就是这种广义的结构强度。足够的强度是保证飞行器结构安全可靠的必要条件。飞行器结构应该在保证强度足够的前提下，设计得最轻、最经济、最简单，以提高飞行性能、有效载荷并使制造、使用和维护方便。尽量减少重量又会引起各种新的强度问题。所以飞行器结构强度的研究是一项极其精确、复杂的工作，已形成一门应用学科。1、飞机结构设计思想的演变•静强度设计阶段•静、动强度设计阶段（刚度，防颤振要求）•静强度、

2、动强度、疲劳安全寿命设计阶段•静动强度、疲劳安全寿命和损伤容限设计阶段•基本设计方法返回•静强度设计阶段20世纪早期的飞机结构是按静强度的要求进行设计的。所谓“静强度”是指“不存在初始缺陷，没有意外损伤，腐蚀损伤和疲劳损伤情况下的结构强度”。为了寻求安全可靠、重量最轻的结构，飞机结构采用按破坏载荷设计的原则，即把使用中出现的最大载荷（使用载荷）乘以某个倍数（此倍数即为安全系数）得设计载荷，按此设计载荷求得的结构中最大应力不应大于材料所允许的最大应力。P=fPP,≥Pdaud返回•静、动强度设计阶段（刚度，防颤振要求）刚度早期对于低性能飞机的结构，人们只提出简单的强度要求

3、，例如在1903年，莱特兄弟对他们第一架飞机结构的要求是能够承受5倍于驾驶员重量的载荷。但即使在莱特兄弟时代，承载能力足够的飞机，也曾因刚度不足而失事。就在莱特兄弟飞机试飞前几天，美国人S.P.兰利设计和驾驶的单翼机就在试飞时因机翼扭转刚度（发散）不足引起过度变形而失事。从此对结构刚度给予了足够的重视。当速压达到一定值时翼面变形会无限增大，称为发散。是静气动弹性响应问题。•静、动强度设计阶段（刚度，防颤振要求）颤振在第一次世界大战期间，为了提高飞机的飞行速度，采用阻力小的单翼机。当时虽然注意了刚度要求，仍屡次发生尾翼颤振和机翼颤振现象。尤其是30～40年代英国“蛾”号飞

4、机和“鸽”号飞机的颤振失事，促使人们研究结构变形与空气动力的交互作用，并创立了一门新的学科──气动弹性力学。vv≤maxd颤振是由于弹性力、惯性力和空气动力交互作用所引起的不稳定的自激运动，是动气动弹性响应问题。返回•静强度、动强度、疲劳安全寿命设计阶段疲劳飞行器不断向大型、高速、长寿命、全天候使用等方向发展，使结构所受的载荷增大而作用次数增多；另一方面，为了提高结构效率，采用了高强度材料和高的应力水平，这就使疲劳问题变得突出。1954年英国“彗星”号喷气旅客机连续发生气密座舱爆裂，轰动了世界，经过对残骸断口的仔细检查，发现爆裂是由疲劳裂纹扩展引起的。事后世界各航空发达

5、国家都开始重视疲劳分析和试验，促进了疲劳研究的发展。在交变应力作用下，材料抵抗裂纹扩展和断裂能力减弱的现象，称为疲劳。（课本）在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部的、永久结构变化的发NN≤展过程，称为疲劳。（美国试验与材料协会）1sd返回•静动强度、疲劳安全寿命和损伤容限设计阶段年份飞机破坏情况疲劳试验验证时间破坏时间1969F－111机翼枢轴接头断裂>40000≈1001970F－5A机翼中部切面断裂≈16000≈10001973F－4机翼与机身对接处>118001200下耳片断裂断裂1969年美国F-111战

6、斗机发生机翼脱落而坠毁的严重事故，经检查发现是机翼变后掠枢轴中存在的初始缺陷经裂纹扩展而造成的。这是一种未能预计到的意外初始缺陷，在传统的疲劳设计中没有考虑。于是突破了原来基于不使结构中存在裂纹或尽量延迟裂纹形成的设计思想，假定结构中不可避免地存在意外初始损伤，重点转向带裂纹结构的分析，提出了以断裂力学学科为基础的飞行器损伤容限设计思想。返回•基本设计方法静强度低应力水平，疲劳极限。无限寿命设计材料不能充分发挥。刚度有限寿命内，不发生破坏。安全寿命设计S-N曲线，累积损伤理论。疲劳有裂纹，在定期检查时能发断裂现之前，裂纹不会扩展到能损伤容限设计够引起破坏。剩余强度、损保

7、证结构安全为目的伤增长、检测周期。发展以结构一个或几个最可能发生疲劳破坏的细节全体危险细节的疲劳破坏耐久性设计既考虑结构使用安全又追求更代表整个结构的破坏好的使用维修经济性。耐久性分析与损伤容限设计的比较损伤容限耐久性研究对象最危险部位的一个或几各细节处存在的小尺寸裂纹群个大尺寸裂纹研究方法确定性裂纹扩展分析概率断裂力学研究内容裂纹尺寸随时间的增长裂纹尺寸分布随时间的变化研究目的在可检期内发现裂纹，控制损伤程度，确定经济寿命保证安全耐久性设计考虑了结构中可能出现裂纹的所有细节群，可以定量的评价结构的初始制造质量；比较真实合理地预测结构在使