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（1）面向工程、注重建模飞行器结构力学既具有很强的工程背景，又必须阐明很多基本的力学概念。本书教材中的例题和习题都尽量结合具体的飞行器结构来选用。虽然现在各种CAE软件已经在飞行器结构分析中被广泛采用，设计人员逐渐从繁复的计算工作中解放出来，但是对于结构分析工程师来说，在一定的设计条件下能够选择合理的结构形式、从实际工程问题中抽象出合理的力学模型更凸显其重要性，评估所设计结构的合理性。力争使得学能能对工程中常见的各类不同结构（如开口与闭口薄壁杆件，板与壳）承受各种不同载荷的能力与行为（强度、刚度、稳定性）融会贯通、有比较透彻的理解。（2）强调基础、注重推导为了使学生能够适应近代航空航天科技发展对于结构创新的要求，本教材力求阐明基本的力学概念、假设和原理，并要求学生结合具体结构能自行推导大部分公式。通过这种训练，希望学生不但知道怎样求解具体的问题，而且还能从基本原理上领悟这样做的道理，而不是死记硬背现成的计算公式，即力求贯彻“授人以鱼，不如授之以渔”的教学原则。（3）有所取舍、重点突出薄壁工程梁理论及其简化模型在飞行器结构分析中的应用，是飞行器结构力学的重中之重。本书以两章的篇幅进行细化
內容簡介：
第一部分为弹性力学简介。弹性力学是飞行器结构力学和有限元法的基础，本部分主要介绍了三大方程、边界条件、平面应力（应变）问题、应力函数法等基本概念，并根据飞行器结构的特点，重点讲述了等截面杆的扭转，为学习开剖面薄壁梁的承扭特性奠定基础；第二部分为力法和矩阵位移法。主要包括几何系统的分类、几何特性的判断方法，针对超静定结构系统，以刚架为例阐述了力法正则方程的应用，并讲述了杆单元和梁单元的矩阵位移法，以作为后续有限元课程的先导知识；第三部分为薄壁工程梁理论，也是飞行器结构力学中区别于其他专业结构力学之处，主要包括斜弯曲的概念介绍，以薄壁工程梁理论为基础讲述了薄壁工程梁的弯曲、剪切和扭转计算方法，以及开剖面和闭剖面的弯心；第四部分为板杆式薄壁工程梁简化模型的计算。主要包括板杆式薄壁简化模型的剪流计算、多闭室剖面的扭转和剪切、杆板式薄壁结构元件的平衡及内力分析、机翼大开口传扭、板杆式薄壁简化模型的变形计算以及开闭剖面翘曲的计算；第五部分为薄板和薄壁加筋板的稳定性计算理论与方法。从基尔霍夫假设出发，推导了薄板挠曲微分方程，并结合纵横弯曲的概念推导了薄板屈曲微分方程，讨论了薄板和加筋板的屈曲形式及理论计算公式、工程计算方法。并结合第四部分的简化模型讲述了张力场梁的概念。
關於作者：
主要从事飞行器结构优化设计方面的工作，作为项目负责人主持国家自然科学基金面上项目1项、军科委国防创新特区项目2项、负责xx重大专项子题2项，其他国防类横向科研项目20项；担任xx重大专项平台总体结构二级系统副主任设计师，获得2022年度湖北省青年拔尖人才称号；以第一作者或通讯作者署名发表SCI论文16篇（高被引1篇），授权发明专利8项，Journal of Intelligent Manufacturing、航空学报等期刊审稿专家，并担任第八届空气弹性力学专业委员会委员。
目錄
目录第一章绪论(1)第二章弹性力学概述(2)2.1弹性力学绪论(2)2.1.1研究对象(2)2.1.2研究方法(2)2.1.3基本假设(2)2.1.4外力与内力(3)2.1.5应力与应变(3)2.2平面问题的求解(5)2.2.1平面应力与平面应变问题(5)2.2.2三大方程(6)2.2.3边界条件(9)2.2.4位移法求解平面问题(11)2.2.5应力法求解平面问题(12)2.2.6常体力下应力法求解的简化(14)2.2.7逆解法和半逆解法(16)2.3空间问题基本方程(24)2.3.1空间问题三大方程(24)2.3.2空间问题的应力边界条件(27)2.3.3应力法求解空间问题(27)2.4等截面杆的扭转问题(28)2.4.1等截面杆扭转的弹性力学求解(28)2.4.2椭圆截面杆的扭转(31)2.4.3薄膜比拟法(33)2.4.4矩形截面柱的扭转(34)习题(36)第三章力法和矩阵位移法(38)3.1几何系统及特性(38)3.1.1几何系统的概念(38)3.1.2几何特性的判断(38)3.1.3几何系统组成的几个规则(42)3.1.4超静定结构的概念(44)3.2力法正则方程(47)3.2.1力法基本思路(47)3.2.2超静定刚架求解(48)3.3矩阵位移法(51)3.3.1单个弹簧的刚度矩阵(51)3.3.2串联弹簧的刚度矩阵(52)3.3.3杆元素的刚度矩阵(54)3.3.4等截面梁的刚度矩阵(62)3.3.5有限元法简介(65)习题(66)第四章薄壁梁的弯曲、剪切和扭转(68)4.1薄壁工程梁理论简介(68)4.2平面弯曲和斜弯曲(69)4.2.1对称弯曲(69)4.2.2矩形截面梁的平面弯曲(70)4.2.3内力正负号的定义(72)4.2.4梁截面的简化计算(73)4.3薄壁工程梁的弯曲(74)4.3.1薄壁工程梁的弯曲正应力计算(74)4.3.2薄壁工程梁弯曲变形计算(78)4.4薄壁工程梁的剪切(79)4.4.1开剖面弯曲剪流计算(79)4.4.2开剖面的弯心(84)4.4.3闭剖面弯曲剪流计算(87)4.4.4应力、应变与位移的关系(89)4.4.5闭剖面的弯心(90)4.5单闭室薄壁工程梁的扭转(91)4.6开剖面到底能否承扭(93)习题(94)第五章板杆式薄壁简化模型及应用(96)5.1简化模型(96)5.2简化模型的剪流计算(99)5.2.1开剖面简化模型的剪流计算(99)5.2.2闭剖面简化模型的剪流计算(102)5.3多闭室剖面的扭转(106)5.4多闭室剖面的剪切(109)5.5开口问题(112)5.5.1机翼开口传扭(113)5.5.2机身开口问题(115)5.6锥形翼梁的分析(118)5.7板杆式薄壁简化模型的变形计算(122)5.7.1扭矩产生的位移(122)5.7.2弯矩产生的位移(122)5.7.3剪力产生的位移(122)5.8限制扭转(123)5.8.1闭剖面的翘曲(123)5.8.2开剖面的翘曲(125)5.8.3限制扭转的概念(127)5.9板杆式薄壁结构元件的平衡及内力分析(129)5.9.1板杆式薄壁结构元件的平衡(129)5.9.2板杆式薄壁结构元件的内力分析(134)习题(138)第六章薄板弯曲与稳定性(141)6.1引言(141)6.2压杆失稳回顾(141)6.3薄板挠曲方程(143)6.3.1薄板的基尔霍夫假设(143)6.3.2薄板挠曲微分方程(144)6.3.3薄板的内力(145)6.4四边简支矩形薄板的三角级数解(147)6.5薄板屈曲微分方程(148)6.6薄板的屈曲载荷(151)6.7加筋板的失稳(153)6.7.1加筋桁条间蒙皮局部屈曲(154)6.7.2长桁局部屈曲(155)6.7.3加筋板总体失稳(155)6.7.4长桁压损(156)6.7.5加筋板的柱强度(156)6.7.6蒙皮有效宽度的概念(158)6.8张力场梁的概念(159)习题(163)参考文献(164
內容試閱
前言本书主要包含以下几个部分：第一部分为弹性力学概述。弹性力学是飞行器结构力学和有限元法的基础，本部分主要介绍了三大方程、边界条件、平面应力(应变)问题、应力函数法等基本概念，并根据飞行器结构的特点，重点讲述了等截面杆的扭转，为学习开剖面薄壁梁的承扭特性奠定基础。第二部分为力法和矩阵位移法，主要包括几何系统的分类、几何特性的判断方法，针对超静定结构系统，以刚架为例阐述了力法正则方程的应用，并讲述了杆单元和梁单元的矩阵位移法，以作为后续有限元课程的先导知识。第三部分为薄壁工程梁理论，也是飞行器结构力学中区别于其他专业结构力学之处，主要包括斜弯曲的概念介绍，以薄壁工程梁理论为基础讲述了薄壁工程梁的弯曲、剪切和扭转计算方法，以及开剖面和闭剖面的弯心。第四部分为板杆式薄壁简化模型的计算，主要包括板杆式薄壁简化模型的剪流计算、多闭室剖面的扭转和剪切、板杆式薄壁结构元件的平衡及内力分析、机翼开口传扭、板杆式薄壁简化模型的变形计算以及开、闭剖面翘曲的计算。第五部分为薄板和薄壁加筋板的稳定性计算理论与方法。从基尔霍夫假设出发，推导了薄板挠曲微分方程，并结合纵横弯曲的概念推导了薄板屈曲微分方程，讨论了薄板和加筋板的屈曲形式及理论计算公式、工程计算方法，并结合第四部分的简化模型讲述了张力场梁的概念。本书为飞行器设计与工程专业本科教材，也可作为从事飞行器结构设计和强度分析的结构工程人员的参考书。本书由华中科技大学金朋博士担任主编，周奇博士和胡杰翔博士担任副主编，西安理工大学的马凯副教授为本书的弹性力学部分提出了很好的建议和意见。本书的出版得到了华中科技大学航空航天学院和华中科技大学出版社的大力支持。在此，编者向所有对本书做出贡献的朋友们表示衷心的感谢。由于编者水平有限，书中不妥和错误之处在所难免，敬请读者不吝指正，以便再版时修正。编者2024年11月
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