力学在航空航天领域的发展前景

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1、力学在航空航天领域的发展前景摘要：作为航空航天领域三大基础学科之一，力学对航空航天事业的发展起着至关重要的作用。目前，世界各国的航空航天技术发展日新月异，越来越多的复杂结构层出不穷，给力学在航空航天领域的发展提出新挑战：如何方便地求解越来越复杂的力学问题；如何将理论化程度高的力学转化为工程适用的形式；随着诸如先进复合材料等非均质材料的广泛应用，力学的发展怎样服务非均质材料工程问题；还右，在复杂的多物理场环境下，如何求出最优解等。力学研究的细化能使其更好地服务于航空航天领域的特殊环境，本文将结合最近学术界研究前沿，对航空航天领域的力学特点进

2、行剖析，并指出其未来的发展方向。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所右，如存不愿意被转载的情况，请通知我们删除己转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词：计算力学；多物理场耦合；先进复合材料；有限元技术(FEI)中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1671-2064(2017)12-0252-021力学在航空航天领域的支柱地位力学在航空航天领域的发展前景摘要：作为航空航天领域三大基础学科之一，力学对航空航天事业的发展起着至关重要的作用。目前，世界各国的

3、航空航天技术发展日新月异，越来越多的复杂结构层出不穷，给力学在航空航天领域的发展提出新挑战：如何方便地求解越来越复杂的力学问题；如何将理论化程度高的力学转化为工程适用的形式；随着诸如先进复合材料等非均质材料的广泛应用，力学的发展怎样服务非均质材料工程问题；还右，在复杂的多物理场环境下，如何求出最优解等。力学研究的细化能使其更好地服务于航空航天领域的特殊环境，本文将结合最近学术界研究前沿，对航空航天领域的力学特点进行剖析，并指出其未来的发展方向。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权

4、归原作者所右，如存不愿意被转载的情况，请通知我们删除己转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词：计算力学；多物理场耦合；先进复合材料；有限元技术(FEI)中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1671-2064(2017)12-0252-021力学在航空航天领域的支柱地位作为与材料科学、能源科学并肩的航空航天领域三大基础学科之一，力学在航空航天领域拥有无可辩驳的支柱地位。航空航天技术的发展与力学学科的发展有着举足轻重的关系。同样，力学学科的发展也推动了航空航天技术的发展。从航空航天的历史开端，力学便扮演着开天辟地的角色：莱

5、特兄弟发明飞机前的时代，人类的航空器长期停留在热气球与飞艇的水平，人们普遍认为任何总密度比空气秉的航空器是无法上天的；而随着流体力学的发展，越来越多总密度大于空气的航空器被发明出来进行试验，而莱特兄弟的飞机即为第一个成功的尝试，莱特兄弟的?L洞也成为一个经典（图1）。从此，航空器的发展步入丫快车道，各种结构的飞机翱翔于蓝天，从不到一吨的轻型飞机到上百吨的运输机，直至今天我们对于飞机己经习以为常。时至今日，航空航天的总体设计己由庞大的力学各分支支撑起来，从最基本的方面分类，可包括：飞行器整体气动外形归属于空气动力学；整体支承结构归属于结构力

6、学以及材料力学；复合材料归属于复合材料力学；材料疲劳性能归属于疲劳分析；结构动力特性归属于振动力学；缺陷结构分析归属于损伤力学以及断裂力学。而对于具体的问题细分，则还有如：针对超高速飞行器的高超空气动力学；针对紊流等大气不稳定情况的非定常空气动力学；针对流固耦合问题的气动弹性力学；以及针对非金属材料的粘弹性力学等。此外，还有众多与力学相关的技术被发展起来，如有限元技术（FEM）等。展望未来，力学发展的源动力在于航空航天综合多学科的交叉与技术。被誉为“工业之花”的航空航天工业，其研发生产涵盖了目前己知的所有工科门类，如此多的学科交叉下，力学

7、的发展势必会与他学科进行技术交流，这会带来问题的进一步复杂化，同时也丰富了力学的研究内容。2航空航天领域力学发展新挑战航空航天的发展，给力学带来丫新的挑战。结构的日趋复杂，给力学计算带来困难；繁琐的理论公式，需根据工程需要进行必须的简化；新材料的应用在航空航天领域最为敏感，在为飞行器降低结构重量的同时，也带来诸多的不利因素如耐热性能差、环境敏感度高等；而在某些关键部件的多物理场耦合问题也将成为重要的研究方向。2.1程序化航空航天器和大型空间柔性结构的分析规模往往高达数万个结点、近十万个自由度的计算量级，这些问题包括但不限于：飞行器的高速碰

8、撞间题，如飞机的鸟撞，坠撞，包容发动机的叶片与机匣设计，装甲的设计与分析，载人飞船在着陆或溅落时的撞击等。为了解决这种计算量庞大的问题，上世纪50年代初，力学便发展出一门崭新的分支学科一一计算