1.2 飞机结构设计准则——总则静强度设计准则.pdf

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1、1.2 飞行器结构设计准则 总则和静强度设计准则 1. 总则 飞机结构设计的总体要求 在规定的使用环境下和使用寿命期内，以最小的结构重量、维 修费用，保证飞机安全地完成各种任务，如军机的空战、军备 运输、电子对抗，民机的旅客与货物运输、遥测、运动、救援 等等。 1.总则 军机 结构重量系数27% 30% 结构使用寿命 陆上军机3000 8000飞行小时 舰载飞机2000小时 结构使用日历年限 陆上军机约30年 舰载飞机20年 民机 ARJ-21飞机 使用寿命50000小时（60000次起落）-70000小时（20000次起落）； 日历使用年限20年 1.总则 飞机结构性能要求： 强度、刚度、耐

2、久性、生存力、可靠性、费用、工艺 性、维护性、互换性、相容性等指标。 2. 飞机结构设计思想发展阶段 年代代号名称说明 1938X-1803-A应力分析规范 规定了各类飞机的过载，规定了安全系数为1.5 1960MIL-A-8860（ASG）空海军共用，飞机强度和刚度规范 1971MIL-A-008860A空军用，飞机强度和刚度规范 除刚度强度外还规定了可靠性要求 重复载荷和疲劳 1971.3MIL-A-008866A飞机强度与刚度/重复载荷与疲劳 增加了破损安全和安全裂纹扩展的原则性要求 1971.3MIL-A-008867A地面试验 增加了破损容限试验和安全裂纹扩展的原则性要求 1972.

3、12MIL-STD-1530飞机结构完整性大纲 增加了裂纹分析和损伤容限分析，相应的疲劳试验和损 伤容限试验等要求 1975.8MIL-A-008866B 空军，飞机结构强度与刚度、可靠性 要求、重复载荷与疲劳 经济寿命取代安全寿命 1975.8MIL-A-008867B 空军，飞机结构强度与刚度、地面试 验 耐久性试验和损伤容限试验取代疲劳 试验，分散系数由4降为2 1975.9MIL-STD-1530A飞机结构完整性大纲 去掉疲劳分析和疲劳试验，突出损伤容限分析和耐久性 分析，明确规定损伤容限试验和耐久性试验。明确部队 管理内容 1985MIL-A-8860B（AS）海军（舰载机）飞机强度

4、与刚度规范 海空军共用规范，取代MIL-A-8860（ASG），经济寿命 加损伤容限 美国主要军用飞机强度规范更新情况简表 有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）或+ 谓y g d 3 0 7 6 2. 飞机结构设计思想发展阶段 飞机结构设计思想变化，归纳起来，可以分 为这几个阶段 1、静强度设计阶段 2、静强度和刚度设计阶段 3、强度、刚度、损伤容限和耐久性设计阶段 4、结构可靠性试用阶段 静强度设计准则在使用载荷作用下，结构不发生永久变 形，在设计载荷作用下，结构不发生总体破坏。（包括结构 的稳定性、热应力、热稳定性）。 Pe使用载荷 Pd设计载荷 Pd=fP e 使用载荷也称限制载荷（D

5、esign Limit Load，DLL），是 指飞机在整个寿命期的使用中预计可能遇到的最大载荷。 设计载荷也称为极限载荷（Design ultimate load，DUL） ，它等于使用载荷乘以规定的安全系数。 3. 静静强度设计准则强度设计准则 P e P d 金属材料在拉伸载荷下的应力-应变曲线 早期的飞机多采用金属结构。这是金属材料在拉伸载荷下的应力-应变曲线 。当发生了永久变形意味着元件的应力达到屈服应力s。那么要求Pe作用下 材料的应力e不大于s。而要求设计载荷下结构不破坏，则意味着在Pd的作 用下元件的应力d不大于材料抗拉极限应力b。对于很多金属材料，b近似 等于1.5倍的s。所

6、以，对于一般结构安全系数f可以取为1.5。 3. 静强度设计准则静强度设计准则 安全系数的选取 实际结构工程中，按可靠性设计要求来确定安全系数，主 要考虑到载荷预估的可靠性，强度计算的可靠性，制造工 艺的可靠性，材料性能可靠性等 对于铸造元件，重要接头等，都要再乘以附加系数。 铸造系数（1.37 2.0）； 支承系数（1.5 6.67）； 重要接头系数 (1.15 1.33)； 充压容器，发动机推力梁2.0 航天飞机1.4 有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）或+ 谓y g d 3 0 7 6 在结构设计时，以设计载荷作为原始条件，在结构验证时也采用设计 载荷。好处为：如果只给结构施加使用载

7、荷，是不容易判断结构是否 发生永久变形的，而在试验中施加极限载荷的话，如果结构发生了破 坏，则很容易观察到。 这张照片是波音787客机在极限 载荷试验时的状态，机翼变形非 常大，翼稍位移超过7 m，而这 种情况在使用载荷下是不会出现 的，它只是用来验证结构安全系 数是否满足要求。 杆件受压的总体失稳薄壁杆件的局部失稳 4. 失稳破坏 在压载荷下，大部分元件不是由于应力达到压缩极限而 失效的，而是由于失去稳定性而失效的 产生失稳问题的元件一般为细长杆件和薄壁结构，在压载荷下， 尽管应力没有达到破坏应力，但结构会产生弯曲，随后承载能力降低 ，最后由于弯曲导致的应力值过高而失效，这个过程也叫屈曲。稳定 性是在静强度设计中要考虑的问题。 失稳破坏 壁板的屈曲变形 横截面 长桁的扭转屈曲 P PP P 有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）或+ 谓y g d 3 0 7 6 剩余强度和安全裕度 剩余强度（一般用于军机） 安全裕度M.S (一般用于民机) 1.0= 极限许用应力 极限载荷下工作应力 M.-1.00S = 极限许用应力 极限载荷下工作应力