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1、江達雲國立成功大學航空太空工程學系飛機結構學簡介IntroductiontoAircraftStructures1課程大綱1.飛機結構簡介2.結構靜力分析3.材料行為及疲勞分析4.彈性力學及應力分析5.有限元素法簡介6.半硬殼式結構分析7.複合材料簡介21.飛機結構簡介EngineeringStructures:(purpose&function)Bridges,Buildings,Aircrafts,...Aircraft:machinesupportedforflightbydynamicactionofairFirstc
2、ontrollablehumanflight:OrvilleWright,1903distance:120ft;duration:20sec大學課程目標:※Providefundamentalconceptsinanalysisanddesignofaircraftstructures.※Developanalyticaltoolsforpredictionandassessmentofstructuralbehavior.3飛機組件及功能4OrvilleWright,190351910年代之飛機結構61980年代之飛機結構7
3、2010概念機8飛機公司之工程部門架構EngineeringDivision→Sections→SpecializedGroups1.PreliminaryDesignSection2.TechnicalAnalysisSectionAerodynamics,Structures,Materials,Control,...3.ComponentDesignSectionStructure(wing,body),System(mechanical/electrical)4.LaboratoryTestSectionWindtun
4、nel,Structure,Propulsion,Electronics,...5.FlightTestSection6.FieldServiceSection9結構部門工作※提供結構之應力及變形資料※確保結構整體之經濟安全性分組1)AppliedLoadsCalculationGroup(aerodynamic,inertia,controlforces)2)StressAnalysis&StrengthGroup(designverification)3)DynamicAnalysisGroup(modalanalysis
5、,shock&vibration,flutter)4)SpecialProjects&ResearchGroup(fatigueanalysis,newwings)(Ref:Bruhn,“AnalysisandDesignofFlightVehicleStructures,”)10飛機發展程序市場建立需求定義(尺寸、性能、成本)初步設計(準則、概念)細部設計(含分析、試驗)製造測試驗證(功能及性能)營運11飛機結構設計考量1.成本及重量(CostandWeight)2.靜力強度(StaticStrength)3.耐久性(Dur
6、ability)4.耐損傷性(DamageTolerance)5.耐振顫及振動性(FlutterandVibration)6.耐腐蝕性(CorrosionResistance)7.耐毀損性(Crashworthiness)8.維修及製造簡易性12結構設計概念飛具結構的有效性隨著重量增加而銳減。2)結構終將破壞；工程師的職責在於儘可能延遲破壞的發生。3)結構設計為一反覆的迭代程序；最佳設計。4)理論分析的優點在於無需成品而能預測破壞；其缺點則在於理論必含有假設與近似。13連體力學分類流體力學固體力學：以行為區分：材料力學、彈性力
7、學、塑性力學、黏彈性力學、破壞力學...以對象區分：結構力學、土壤力學、岩石力學...結構力學：靜力學、動力學、板殼分析、結構穩定學複合材料力學、有限元素法...142.結構靜力分析結構分類：◎離散vs.連續◎線性vs.非線性◎靜定vs.超靜定◎穩定vs.不穩定結構元件：BAR：1-D桿件，Rod(拉力),Column(壓力),Shaft(扭矩),Beam(彎矩),BeamColumn(壓力+彎矩)PLATE：Beam的二維延伸Membrane：in-planeaxialloadShearPanel：in-planeshear
8、loadSHELL：結合Membrane、ShearPanel及抗彎曲之效應15負荷分類表面力(分佈、集中)、徹體力(如慣性力)動態、靜態、熱力(thermal)內負荷(結構抗力)軸力、剪力、彎矩、扭矩(和外力平衡)支承及反力支承：限制自由度之束制反力：束制所引制之負荷支承型
