飞行器结构力学
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spContent=航空航天领域技术突飞猛进,先进飞行器不断涌现。一个理想的飞行器应该是满足全部设计条件下重量最轻的结构,为此,结构分析在飞行器研制过程中发挥着关键的作用。飞行器结构力学是结构分析的一门基础课程,讲授结构分析的理论基础、工程和数值计算方法,助你走进飞行器结构分析的殿堂。
—— 课程团队
课程概述

《飞行器结构力学》课程包括三部分的教学内容。第一部分为弹性力学基础:主要讲解弹性力学的理论体系,平面问题和板弯曲问题的理论和解法,以及能量原理及应用;第二部分为结构力学:主要讲解静定和静不定杆板式薄壁结构的内力及弹性位移的计算理论和方法,特别是薄壁梁的弯曲和扭转计算理论和方法,以及结构的稳定性理论;第三部分有限元基础:主要讲解基于最小势能原理的有限单元法的理论和方法,主要包括杆系结构有限元、平面问题有限元、以及薄板弯曲问题有限元。三部分教学内容相辅相成,弹性力学是结构力学和有限单元法的理论基础,结构力学是结构工程设计的主要估算方法,有限单元法是复杂工程结构数值计算的主要工具。

本课程教学内容较多,学时也较长,故本课程的三部分教学内容分三批发布。

授课目标

通过课程学习,使学生掌握 弹性力学的理论体系、平面问题和薄板弯曲问题的求解、能量原理的本质和应用;掌握静定和静不定杆板薄壁结构的内力和变形计算原理和方法;掌握有限元方法的基本原理、以及杆系结构、平面问题和薄板弯曲问题的有限元分析方法;具备一定的飞行器结构传力路线的分析能力。

课程大纲

第一章  基本方程

1.2 平衡微分方程

1.3 几何方程和变形协调方程

1.5 应力边界条件和圣维南原理

1.1 基本假设和基本概念

1.4 物理方程

1.6 基本方程小结

第一章基本方程作业

第一章基本方程单元测验

第三章 薄板弯曲

第三章 薄板弯曲单元测验

3.1 薄板弯曲的基本假设和简化

3.2 薄板弯曲的基本方程

3.3 薄板弯曲的边界条件

3.4 矩形薄板弯曲的基本解法

3.5 圆形薄板的弯曲

第三章 薄板弯曲作业

第二章 平面问题

第二章 平面问题单元测验

2.3 平面问题的基本解法

2.5 极坐标下平面问题的基本方程

2.1 平面应力和平面应变问题

2.2 平面问题的基本方程

2.6 用极坐标解平面问题

2.4 用直角坐标解平面问题

第二章 平面问题作业

第四章 能量原理

第四章 能量原理单元测验

4.5 能量原理的应用-里兹法

4.1 应变能与余应变能

4.2 虚位移原理与最小势能原理

4.4 杆和梁的总势能和总余能

4.6 能量原理的应用 - 伽辽金法

4.3 虚力原理与最小余能原理

第四章 能量原理作业

第五章 结构的组成分析

第五章 结构的组成分析单元测验

5.6 空间薄壁结构的组成分析

5.1 基本概念

5.2 几何组成分析的基本规则

5.5 平面薄壁结构的组成分析

5.3 刚架结构的组成分析

5.4 杆板式薄壁结构元件的受力分析

预备知识

完成《材料力学》、《高等数学》等课程学习

证书要求

每一个学习单元包括视频、测试、作业、讨论,学习过程结束有考试。

1、视频学习中的随堂测验,选择题、填空题、判断题,不计分;

2、单元测验,计入总分,总共20分;

3、期末测试,计总分,30分;

4、开放作业,完成要求计算题、有限元程序编程、试验方案设计,计总分,40分。

5、参与论坛讨论,10分(发帖和回帖数量达到30个或达到本课程论坛发帖平均数)。 

6、在线开放课程暂无证书


参考资料

1.    史治宇丁锡洪.  飞行器结构力学.  国防工业出版社, 2015.

2.    史治宇.  变分原理及有限元.  国防工业出版社, 2016.

3.    徐芝纶弹性力学人民教学出版社, 1980.

4.    姜炳光刘国春结构力学国防工业出版社, 1980.

5.    Megson T. H. G. Aircraft structures for engineering students. Edward Arnold, 1972.

6.    Allen David H., Haisler Walter E. Introduction to aerospace structural analysis. John Wiley & Sons, 1985.

7.    王茂成邵敏有限单元法原理与数值方法清华大学出版社, 1988.

8.    Zienkiewicz O. C. The finite element method. McGRAW-HILL Book Company, 1977.