第3章 飞机结构分析与设计基础

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1、3.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度第三章第三章飞机结构分析与设计基础飞机结构分析与设计基础1/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度3.13.1结构的组成分析结构的组成分析3.23.2静定结构的内力及弹性位移静定结构的内力及弹性位移3.33.3基本元件的承力特性基本元件的承力特性3.43.4结构传力分析的基本方法结构传力分析的基本方法3.53.5飞机结构材料飞机结构材料3.3.66结构设计的基本理论结构设计的基本理论2/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度3.13.1结构的组成分析结构的组成分析3.1.13.1.1几

2、何可变系统和几何不变系统几何可变系统和几何不变系统工程承传外结载构受递荷是工程结构通常是由若干个构件用某种方法连接而成。它在承受载荷作用时，各构件只允许发生材料的弹性变形，而不应发生构件间相对的机械运动。3/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度3.1.13.1.1几何可变系统和几何不变系统几何可变系统和几何不变系统ò如果不考虑弹性变形，在载荷ò在载荷作用下，不考虑弹作用下，几何形状与位置均保持性变形，它的形状和位置也不变，这样的系统称之为几何不将改变，这样的系统称之为变系统。几何可变系统。凡是工程结构必须是几何不变系统4/793

3、.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度ò对系统进行几何分析的目的在于：1.判断该系统是否为几何不变系统，以决定其能否作为工程结构使用。2.研究并掌握几何不变系统的组成规则，以便合理安排构件，设计出合理的结构。3.根据系统的组成规则，确定结构的性质（静定系统还是静不定系统），以便选用相应的计算方法。5/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度3.1.23.1.2自由度和约束，几何不变性的分析自由度和约束，几何不变性的分析自由度－确定一物体在某一座标系中的位置所需的独立的参数的个数称为该物体的自由度数约束－物体具有自由度表明物体可以在空

4、间自由运动，可以通过与其它物体的连接关系来消除自由度，这种连接关系就称为约束。6/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度一个平面铰具有2个约束一个空间铰具有3个约束一根两端带铰的平面(或一个平面刚结点具有3个约束空间)杆具有1个约束一个空间刚结点具有6个约束7/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度根据系统总自由度数N和总约束数C的关系，可以判断系统的几何特性：1.若CN，且构件安排合理，则系统为具有“多余约束”的几何不

5、变系统，即静不定结构。8/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度对于没有用支座连接于基础的可移动平面几何不变系统，该系统是自由的，有三个自由度，因此，自由度和约束数应符合下列关系。1.CN-3，且构件安排也合理，则系统为具有“多余约束”的几何不变系统。所谓“多余约束”是指除去后系统仍是几何不变的那些约束。9/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度分析右图所示系统的几何不变性方

6、N=2*24=法C=1*44=一具有最少必需约束的几何不变系统单铰复铰方N=3*412=法二C=2*22*(31)*212+−=10/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度分析右图所示系统的几何不变性N==2*48C==1*88N==3*824C=+−+−=2*22*(31)*22*(41)*224约束合理！？？虽然满足几何不变的必要条件，但局部2-3-4-5部分缺少一个约束，是几何可变的，而局部1-2-5-6部分具有一个多余约束的几何不变部分，整个系统约束安排不合理，总体上仍不能作为可承受任意载荷的几何不变结构。11/793.飞

7、机结构分析与设计基础飞机结构与强度3.1.33.1.3组成几何不变系统的基本规则组成几何不变系统的基本规则概念：刚片—几何形状不变的平面体，简称为刚片链杆—一根两端用铰链连接两个刚片的杆件称为链杆虚铰—如果两个刚片用两根链杆连接，两根链杆的作用与铰链的作用完全相同，称其为虚铰12/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度规则一：一个平面节点只用两根不共线的链杆连接在支座上或一个刚片上，则所组成的是平面几何不变系统13/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度规则二：两个刚片用不全交于一点也不全平行的三根链杆连接，则组成的是平面几

8、何不变系统..一铰一杆瞬铰三杆14/793.飞机结构分析与设计基础飞机结构与强度规则三：三个刚片两两之间用一铰链连接，三个铰链不在一直线上，则所组成的系统是平面几何不变系统15/793.飞机结构分析与设计基