飞行器结构力学电子教案(1)

《飞行器结构力学电子教案(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、飞行器结构力学基础——电子教学教案西北工业大学航空学院航空结构工程系第二章结构的组成分析ConstructionAnalysisofStructures第一讲1、结构的几何特性2、几何特性判断的运动学方法一、结构的几何特性对某一给定的受力系统，能否承受和传递外载荷，取决于该系统中元件之间的连接关系即系统的几何组成。受力系统的几何特性是指系统各元件之间不应发生相对的刚体位移以保证系统原来的几何形状。第二章结构的组成分析受力系统按照其几何形状的可变性，分为：（1）几何可变系统（2）几何不变系统（3）几何瞬时可变系统第二章结构的组成分析几何可变系统(geomet

2、ricallyunstablesystem)在一般荷载作用下，系统的几何形状及位置将发生改变的系统。机构第二章结构的组成分析几何不变系统(geometricallystablesystem)在任意荷载作用下，系统的几何形状及位置均保持不变的系统。不计材料弹性变形。结构弹性变形第二章结构的组成分析ABCPC1几何瞬变系统(instantaneouslyunstablesystem)原为几何可变，经微小位移后转化为几何不变的系统。在加载瞬间，力不能平衡，系统发生位移，几何可变。发生微小位移后，不能继续位移，几何不变。第二章结构的组成分析三种系统的比较几何可变系

3、统特点：几何形状可任意改变下去；元件无应力，无弹性变形；不能承受载荷，不能作为受力系统。原因：元件或约束不足。第二章结构的组成分析三种系统的比较几何不变系统特点：几何形状发生微小的弹性变形；元件有应力，有弹性变形；能承受任意形式的载荷，可作为受力系统。第二章结构的组成分析三种系统的比较几何瞬变系统特点：加载瞬间，几何可变，但几何形状不能任意改变下去；元件应力极大；不能作为受力系统。原因：元件或约束安排不合理。第二章结构的组成分析只有几何不变的系统，才是结构力学的研究对象。组成分析的目的(1)判断系统是否为几何不变，以决定其能否作为结构使用；(2)掌握几何不

4、变结构的组成规律，以便设计出合理的结构；(3)区分静定结构或静不定结构，以确定不同的计算方法。第二章结构的组成分析二、几何特性判断的运动学方法将组成系统的元件分为两部分：一部分看作自由体，计算其自由度，另一部分看作起约束作用的元件，计算其约束。如果系统没有足够的约束去消除系统的自由度，则该系统就无法保持其原有的几何形状。通过研究系统的“自由度”和“约束”，判断系统几何特性的方法，称之为运动学方法。第二章结构的组成分析2.1平面系统的自由度(N)(degreeoffreedomofplanarsystem)自由度--确定物体位置所需要的独立坐标数目N=2xy

5、平面内一点或系统运动时可独立改变的几何参数数目第二章结构的组成分析AxyB平面刚体——刚片N=3推算：平面杆件N＝3第二章结构的组成分析空间内的一点有几个自由度？空间刚体有几个自由度？N=3N=6思考？空间内的一根杆N＝？N=52.2约束(C)(constraint)一根链杆为一个约束C＝1平面刚体——刚片N=3N=2第二章结构的组成分析约束--减少自由度的装置。减少多少个自由度，约束数就是多少。曲杆，C=1推论1个单铰=2个约束单铰联后N=4xyαβ两个自由刚片共有6个自由度铰第二章结构的组成分析两刚片用两链杆连接xyBAC连接相同两个物体的两链杆延长线

6、的交点，构成一个虚铰，一个虚铰，起2个约束N=4第二章结构的组成分析1连接m个刚片的复铰=(m-1)个单铰N=5复铰等于多少个单铰？复铰：连接两个以上刚片的铰第二章结构的组成分析ABA单刚结点C=3复刚结点单链杆C=1复链杆连接m个杆的复刚结点等于多少个单刚结点？连接m个铰的复链杆等于多少个单链杆？m-1个2m-3个第二章结构的组成分析每个自由单铰有多少个自由度呢？N=2第二章结构的组成分析每个自由刚片有多少个自由度呢？N=3第二章结构的组成分析每个单铰起多少个约束呢？C=2第二章结构的组成分析每个单链杆起多少个约束呢？C=1第二章结构的组成分析每个单刚结

7、点起多少个约束呢？C=3第二章结构的组成分析连接m个刚片的复铰起多少个约束呢？C=2(m-1)第二章结构的组成分析复铰A复刚结点C=3(m-1)第二章结构的组成分析连接m个杆的复刚结点起多少个约束呢？AB复链杆C=2m-3第二章结构的组成分析连接m个铰的复链杆或带铰刚盘起多少个约束呢？带铰刚盘支座所起约束数：第二章结构的组成分析C＝1C＝2（平面）C＝3（空间）C＝3（平面）C＝6（空间）第二章结构的组成分析2.3几何特性的判断方法将组成系统的所有元件，分为自由体和约束体，计算所有自由体的自由度数和所有约束体的约束数，通过比较和分析来判断结构的几何特性。哪

8、些元件作为自由体？哪些元件作为约束体？无硬性规定，需灵活运用。第二