飞行器结构设计基础习题答案_

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1、Prob.4-1qK2K1Q2Q1Mq2q1ba图2图1P解:1．由剪力按刚度分配原理确定刚心因上下面对称，故刚心的x轴位置在对称轴上；而y轴位置由下式计算：K1a=K2ba=25.9cmK1=2´20´12.52=6250cm4K2=2´15´10.02=3000cm42、由合力矩定理，平移外载荷并计算肋的支反剪力与剪流，见图1。Mn=P´(A+a)=80´(30+25.9)=4472KN.cmq1=2.164KN/cmq2=1.295KN/cmKN/cmP´a=Q2´BQ1+Q2=PQ2=25.9KNQ1=54.1KN3、画出肋的剪力、弯矩图(应由原肋的

2、构件实际作用力图＋支反力来具体画出，双支点外伸梁！)Q图：80KN(q2-q)H2=1.1KNM=80´A=2400KN.cmAB(q1+q)H1-80=5.1KNP4、由剪力图上的最大值确定肋腹板厚度(抗剪型板设计，四边简支)设计载荷：q=tct=5.1/H1=5.1/25＝0.204KN/cm公式：，K=5.6+a/b=B/H1=80/25=3.24K=5.97,E=70000MPad=3.3.899=3.4mm5、由弯矩的最大值确定肋上下缘条的面积(上缘条受拉、下缘条受压，且力大小相等、方向相反)：最大弯矩处的缘条内力：N=Mmax/H1=2400/2

3、5=96KN上缘条面积由强度计算确定:A*sb=NA*=96000(N)/420(MPa)=228.57mm2考虑到连接有效面积的削弱，应取A*＝228.57/0.9=253.97mm2下缘条面积由压杆总体稳定性公式确定：(两端固支，K=4，注失稳的弯曲方向)(正方形)A*=A*==516.78mm2如按题目给出的受压失稳临界应力值(偏危险)，可得：A*=96000/280=342.86mm26、前梁腹板的厚度确定：前梁腹板的剪流：qq=q1+q=3.404KN/cm由公式粗算（不考虑立柱，a很大）K=5.6+=5.6mm(因厚度合适，可不考虑安装立柱)如考

4、虑立柱，其间距取a=b=250mm,则K=9.38mm7、后梁腹板的厚度确定：后梁腹板的剪流：qh=q2-q=1.295-1.24=0.055KN/cm＝1mm可不再考虑立柱设计。Prob.4-5注意：载荷譜中给出有的作用次数为小数。解:应用线性疲劳损伤累积理论，一块譜的疲劳损伤计算为：应用疲劳损伤准则，计算损伤等于1时所需的载荷谱块数：因一块譜代表1000次飞行，故耳片的（平均）疲劳寿命为：（有50％的破坏概率）考虑疲劳分散系数，可得耳片的安全疲劳寿命为：。Prob.4-7pps解1：计算A点的应力强度因子和爆破压强p由A点的应力强度因子计算公式：分别计算

5、各量：线性插值计算椭圆积分在a/c=0.25时的值：计算：由材料力学的分析得：最后得：KI=1.0919´1.0094´2.0426´=51.1702MPaÖmm计算爆破压强：1）判定满足平面应变断裂条件否？由判据：(ss=80MPa)由w-a=t–a=10-1.5=8.5知满足平面应变条件。2）由判据计算爆破应力得：p=KIC/51.1702=109/51.1702=2.130Mpa解2：现表面裂纹为a=1.5,2c=36mm。计算过程同上a/c=0.0833时的插值：KI=1.1102´1.0094´2.0426´=55.1732MPaÖmm计算爆破压强

6、：1）判定满足平面应变断裂条件否？与条件1完全相同，故满足平面应变条件。2）由判据计算爆破应力得：p=KIC/55.1732=109/55.1732=1.976Mpa解3：现表面裂纹为a=4.5,2c=12mm。计算过程同上a/c=0.75时的值：最后得：KI=1.0469´2.3318´3.7599´=162.0638MPaÖmm由w-a=t–a=10-4.5=5.5>4.641(见解1)知满足平面应变条件。由判据计算爆破应力得：p=KIC/162.0638=109/162.0638=0.673MpaProb.4-8解：1)、应用公式计算线弹性裂纹尖端应力

7、强度因子.2)、计算裂尖塑性修正后的应力强度因子：(>2.5故为平面应变状态)裂尖塑性区半径：裂纹塑性修正后的应力强度因子：说明对于平面应变条件下裂尖塑性很小，线弹性裂尖分析有足够的精度。Prob.4-9解1：2750C回火时，ss=1780Mpa,KIC=52´Ö1000MpaÖmm由断裂判据：解1：6000C回火时，ss=1500Mpa,KIC=100´Ö1000MpaÖmm由断裂判据：说明不同的热处理工艺，对断裂韧性与材料屈服强度的改变不同，反映了如果材料为裂纹体，获得好的材料断裂韧性非常重要。Prob.4-10解：1)由平面应变判据验证：（本题满足）

8、2)由判据式=KIC（1）计算临界裂纹长度：（裂纹形