《飞行器结构力学基础》课程教学大纲

《飞行器结构力学基础》课程教学大纲

一、课程基本信息

1、课程代码：（0120140）

2、课程名称（中/英文）：飞行器结构力学基础/Structural Mechanics for Aerocraft

3、学时/学分：50/6.5

4、先修课程：理论力学、结构强度基础、弹性力学， /0120120/0120170

5、面向对象：飞行器设计与工程专业本科生

6、开课院（系）：航空学院（航空结构工程系）

7、教材、教学参考书：

《结构力学基础》, 黄其青，王生楠，西北工业大学出版社，2001.4

《飞行器结构力学》,王生楠，西北工业大学出版社,1998.12

二、课程性质和任务

《飞行器结构力学基础》是航空高等院校飞行器结构设计和结构强度专业教学计划中的一门专业技术基础课，是航空飞行器设计、固体力学、流体力学、工程力学、理论与应用力学、人机环境与工程等学科或专业的必修课程。

本课程以杆系和薄壁结构为对象，研究杆系和薄壁结构的组成原理及其受力和变形分析的力法和位移法，薄壁工程梁理论，结构分析中的能量原理。通过本课程的学习，使学生了解和掌握结构的受力和传力特点、薄壁工程梁和能量原理的基本理论和基本计算方法，培养学生对结构设计和强度计算的概念和综合处理能力，培养从事飞行器结构设计和强度计算的高技术人才。

三、教学内容和基本要求

第一章绪论 2学时

1.1 结构力学的研究对象和任务；1.2结构力学的计算模型简化；1.3结构的外载荷、内力和支反力；1.4 基本关系和基本假设。

第二章结构几何组成分析 4学时

2.1 结构的几何特性；2.2 自由度和约束; 2.3 几何特性分析的运动学方法;

2.4 几何特性分析的静力学方法; 2.5 几何不变系统的组成规则; 2.6 瞬变系统的判别方法。

第三章静定杆系结构的内力和变形计算 6学时

3.1 桁架的组成，桁架的计算模型，桁架几何不变性分析，静定桁架内力计算（结点法、剖面法和混合法）; 3.2 刚架的组成，刚架的计算模型，刚架几何不变性分析，静定刚架内力计算，混合杆系结构的内力计算; 3.3 元件的应变能，虚功原理，单位载荷法，静定杆系结构的位移计算。

第四章静不定杆系结构的内力和位移计算 6学时

4.1 静不定结构的受力特点，力法基本原理和力法正则方程; 4.2 对称定律及对称条件的利用; 4.3力法一般性原理，基本系统和单位状态的选取原则; 4.4 静不定杆系结构的位移计算。

第五章杆系结构的位移法（直接刚度法） 6学时

5.1 两结点杆元的刚度矩阵，结构刚度矩阵的组集; 5.2 位移约束条件的处理，桁架的位移法求解; 5.3 两结点梁元的刚度矩阵及刚架的位移法求解; 5.4 混合杆系结构的位移法求解。

第六章薄壁工程梁理论 8学时

6.1薄壁工程梁理论的基本假设、适用范围和基本变量定义; 6.2 自由弯曲时的正应力计算; 6.3 自由弯曲时的开剖面剪流计算; 6.4 自由弯曲时的单闭室剖面剪流计算; 6.5 薄壁工程梁的位移计算; 6.6 开剖面弯心计算; 6.7 单闭室剖面弯心计算。

第七章薄壁结构的构造原理 2学时

7.1 飞机薄壁结构的构造原理；7.2 薄壁结构元件的传力功能和受力特点;7.3 薄壁结构的理想化和计算模型的建立。

第八章受剪板式薄壁结构的力法求解 8学时

8.1 平面受剪板式薄壁结构的计算模型，几何特性分析，静定平面薄壁结构的内力计算; 8.2 空间受剪板式薄壁结构的计算模型，几何特性分析，静定空间薄壁结构的内力计算; 8.4 平面受剪板式薄壁结构的位移法求解; 8.5 空间受剪板式薄壁结构的位移法求解。

第九章结构分析中的能量原理 8学时

9.1 弹性力学问题及基本方程;9.2应变能和余应变能;9.3虚位移及虚功原理;9.4最小位能原理与驻值位能原理;9.5最小应变能原理;9.6单位位移定理;9.7余虚功原理(虚力原理);9.8最小余能原理与驻值余能原理;9.9最小余应变能原理与Crotti-Engesser定理;9.10单位载荷定理;9.11叠加原理与位移互等定理等。

教学过程中应注重基本概念、基础理论、基本计算方法和对问题的综合处理。应结合一定量的练习题，供学生课外习作。是学生能够：

（1）正确理解和掌握结构的几何特性，并能运用各种方法判断结构的几何不变。

（2）理解和掌握杆系和刚架结构的组成原理、计算模型、静定结构的受力特点及内力和位移的计算方法。

（3）理解和掌握静不定结构的受力特点、力法原理、静不定结构的内力和位移计算、对称条件的利用。

（4）理解和掌握杆系结构有限元分析的一般概念、刚度方程的建立和求解过程。

（5）理解和掌握薄壁工程梁理论的计算模型及其适用范围、薄壁梁的正应力、剪流和弯心计算。

（6）理解和掌握薄壁结构的计算模型，力法求解原理、静定薄壁结构的内力和位移计算。

（7）理解和掌握结构分析中的能量原理及其在结构分析中的应用。

（8）通过一定量的习题，巩固和加深对理论的理解，培养分析和解决实际工程结构问题的能力以及综合处理能力。

四、实验（上机）内容和基本要求

无

五、各教学环节学时分配

六、对学生能力培养的要求

通过本课程学习，使学生了解和掌握结构设计和结构强度计算必要的基本概念、基本理论和基本分析计算方法，并受到基本技能的训练，了解结构布局、结构传力特性、结构强度和刚度对实现结构功能的影响，掌握结构力学的基本技能，培养综合分析能力，为学习后续课程以及从事结构设计和强度计算工作打下良好基础。

七、其它说明

1．为配合本课程的教学，可参考使用《飞行器结构力学电子教学课件》。